海洋工程及船用ZCuAl9Fe4Ni4Mn2铜合金的腐蚀疲劳性能研究

研究了海洋工程及船用主干材料ZCuAl9Fe4Ni4Mn2铜合金的腐蚀疲劳性能。采用旋转弯曲疲劳试验机、电液伺服材料试验机、扫描电子显微镜(SEM)分析和测试ZCuAl9Fe4Ni4Mn2铜合金的腐蚀疲劳强度、腐蚀疲劳裂纹扩展速率、腐蚀疲劳裂纹扩展路径和腐蚀疲劳断口形貌。得到在1×10^(7)循环周次下,ZCuAl9Fe4Ni4Mn2铜合金的条件疲劳强度为204 MPa;在90%置信度、10%失效概率下,ZCuAl9Fe4Ni4Mn2铜合金的腐蚀疲劳强度为185.91 MPa;在载荷比(R)=0.1条件下,ZCuAl9Fe4Ni4Mn2铜合金的Paris公式为da/dN=1.7670×10^(-12)×ΔK^(5.8899)。腐蚀疲劳裂纹萌生于试样表面腐蚀坑处,以河流状花样扩展,扩展路径上会出现二次裂纹,裂纹扩展会经历第Ⅰ阶段、第Ⅱ阶段、高速扩展直至断裂阶段。疲劳条带一般出现在裂纹的第Ⅱ扩展阶段,这个阶段裂纹扩展速率中等,服从Pairs幂律关系,疲劳裂纹的扩展方向垂直于疲劳条带。该研究可为评估海洋工程及船用ZCuAl9Fe4Ni4Mn2铜合金构件的使用寿命提供重要参考。

混合稀土La+Y对ZCuAl_9Fe_4Ni_4Mn_2合金组织及热疲劳性能的影响

采用自约束热疲劳试验机,对加入混合稀土La+Y的ZCuAl9Fe4Ni4Mn2合金进行热疲劳性能试验,并观察其组织变化。结果表明,稀土元素在铝青铜合金中具有良好的细化、变质作用;试样的抗拉强度随着混合稀土含量的增加而有所降低,而伸长率呈现上升的趋势。加入适量混合稀土La+Y对ZCuAl9Fe4Ni4Mn2合金的热疲劳性能有不同程度的提高。其中,加入0.167%混合稀土的热疲劳试样疲劳性能最佳,达到热疲劳裂纹萌生所需的热疲劳循环次数最多(6 000次),通过研究热疲劳裂纹扩展趋势图,发现热疲劳裂纹扩展呈现先快后慢,阶段性扩展特点。