预变形对2195铝锂合金力学性能及疲劳裂纹扩展速率的影响

时效前的预变形处理可增加2195铝锂合金的强度和硬度,但这会加快合金的疲劳裂纹扩展(FCG)速率,从而缩短合金的疲劳寿命。确定合适的预变形-时效工艺制度,在提高2195铝锂合金的强度和硬度的同时尽量降低其对疲劳裂纹扩展速率的影响,是进一步提高铝锂合金服役性能的关键。为此,研究了预变形程度(0、3%、6%和9%)对2195铝锂合金试样的硬度、强度、裂纹扩展速率以及疲劳断裂形貌与析出相等影响规律,揭示预变形对2195铝锂合金力学性能和FCG速率影响的作用机制。结果表明:随着预变形量的增加,T1相密度增加、S′相分布细化,导致合金显微硬度、抗拉强度和屈服强度增加,同时FCG速率加快、合金疲劳寿命缩短。同时,还提供了不同预变形程度下2195铝锂合金FCG速率的计算模型,将弹性模量(E)作为归一化应力强度因子,实现预变形后2195铝锂合金的FCG速率与常数C和K相关联,较好地预测了不同预变形状态下2195铝锂合金的裂纹扩展速率。