航空铝合金材料低温裂纹扩展研究现状与展望

铝合金材料由于具有强度高和易加工等优势,已广泛应用于航空工程领域,低温是航空铝合金材料使用中不可避免的环境因素,低温下航空铝合金材料的裂纹扩展行为得到国内外学者和工程界的广泛关注和大量研究。本文综述航空铝合金材料的低温裂纹扩展进展,梳理航空铝合金材料的低温裂纹扩展试验研究状况,归纳低温断裂失效机理,总结低温裂纹扩展模型表征和寿命评估方法,并展望进一步研究方向,为航空铝合金材料工程设计和应用提供帮助。

低温对航空铝合金疲劳与裂纹扩展行为的影响

为了研究航空铝合金疲劳与裂纹扩展行为和机理,测试2种常用航空铝合金2524-T3和7050-T7451在常温25℃和低温–70℃下的疲劳与裂纹扩展性能,借助断口金相分析微观机理。结果表明:相同应力加载水平下,铝合金低温疲劳寿命延长而低温裂纹扩展速率减慢,–70℃低温对2种航空铝合金疲劳与裂纹扩展行为产生有益影响;–70℃低温环境下疲劳裂纹萌生区出现明显的台阶状小平面,两侧断面间形成凹凸错位,疲劳裂纹萌生困难;而在裂纹扩展区疲劳条带和韧窝特征减弱,且出现明显的沿晶特征,裂纹趋向于沿着晶界曲折扩展,疲劳和裂纹扩展寿命延长;随着加载应力水平提高,断口表面凹凸错位和沿晶特征减弱,而疲劳条带和韧窝特征增多。