1 試樣制備與試驗(yàn)方法

試驗(yàn)材料為220mm厚經(jīng)T7452熱處理的國(guó)強(qiáng)化基礎(chǔ)上進(jìn)行的。產(chǎn)新型高強(qiáng)高韌7A85鋁合金自由鍛件，其化學(xué)成

分見表1。鍛件通過三鐓三拔工藝成形，開鍛溫度.5x1053.0x10為410～440℃，終鍛溫度不低于350℃，然后再經(jīng)過T7452熱處理（淬火溫度為470～475℃，保溫30 min；第一級(jí)時(shí)效溫度為120～123℃，保溫4h；15x10°第二級(jí)時(shí)效溫度為157～160℃，保溫8h）。得到1.0x107A85-T7452鋁合金的σ。不小于475 MPa，σo．2不小于5.0x10-未擠壓

于425 MPa，8不小于10％。

在壓力機(jī)上通過不同直徑的擠壓棒進(jìn)行孔擠位于孔內(nèi)壁與疲勞試樣表面相交處，在距疲勞源壓實(shí)現(xiàn)帶孔7A85-T7452合金的孔擠壓強(qiáng)化，沖擊功11.8 J，氣壓0.5MPa，初孔直徑為9.3mm，擠壓過盈量分別為0,0.2,0.3,0.4,0.5,0.6,0.7mm。隨后從孔擠壓強(qiáng)化后合金上沿縱向取樣，并進(jìn)行軸向拉壓疲勞試驗(yàn)，通過疲勞試驗(yàn)得到最優(yōu)化的孔擠壓工藝參數(shù)?？讛D壓疲勞試樣的形狀和尺寸見圖1。軸向拉壓疲勞試驗(yàn)在MTS810型疲勞試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行，室溫，加載應(yīng)力為240 MPa，應(yīng)力比R＝0.1，頻率f＝5～6 Hz，加載應(yīng)力omax＝250 MPa。采用JEM 2010型透射電鏡觀察7A85合金的位錯(cuò)組態(tài)變化情況，利用Quanta600 型掃描電鏡觀察疲勞源位置及疲勞斷口形貌，并測(cè)量疲勞條帶寬度隨裂紋擴(kuò)展的變化情況；

利用X-350型X射線應(yīng)力儀分析殘余應(yīng)力分布，測(cè)試條件為銅靶K。射線，衍射晶面為｛211｝。

壽命是擠壓過盈量為0（未擠壓）時(shí)的11倍。以下分析都是在擠壓過盈量為0.5mm的較優(yōu)工藝孔擠壓

試驗(yàn)材料為220mm厚經(jīng)T7452熱處理的國(guó)強(qiáng)化基礎(chǔ)上進(jìn)行的。

2.2 對(duì)疲勞斷口形貌的影響

由圖3可以看到，孔擠壓強(qiáng)化前試樣的疲勞源在壓力機(jī)上通過不同直徑的擠壓棒進(jìn)行孔擠位于孔內(nèi)壁與疲勞試樣表面相交處，在距疲勞源0.5mm處存在疲勞條帶，疲勞裂紋延伸到距疲勞源9mm處時(shí)，疲勞條帶消失，出現(xiàn)韌窩形貌，說明裂紋擴(kuò)展至瞬斷區(qū)。由圖4可見，孔擠壓強(qiáng)化以后，疲勞源移至孔內(nèi)壁處，在距疲勞源0.5mm處有較為清晰的

孔擠壓強(qiáng)化前疲勞條帶，疲勞裂紋擴(kuò)展區(qū)延伸到距疲勞源11mm處時(shí)進(jìn)入瞬斷區(qū)。

從圖5可以看出，在疲勞裂紋擴(kuò)展初期，孔擠壓強(qiáng)化前后疲勞條帶寬度相當(dāng)；在距疲勞源0.5mm處，擠壓強(qiáng)化前的疲勞條帶寬度為0.135μm，而孔擠壓強(qiáng)化后的疲勞條帶寬度為0.165 μm；隨著疲勞裂紋繼續(xù)擴(kuò)展，孔擠壓強(qiáng)化前后疲勞條帶寬度的差距加大，在距疲勞源3mm處時(shí)，擠壓強(qiáng)化前，疲勞條帶寬度為1.114 μm，而擠壓強(qiáng)化后，疲勞條帶寬度僅為余應(yīng)力主要表現(xiàn)為殘余壓應(yīng)力，其深度為4.7mm；0.224 μm。

2.3 對(duì)顯微組織的影響

圖6中可以看出，孔擠壓強(qiáng)化前試樣在晶帶軸疲勞斷口下、晶內(nèi)彌散分布著細(xì)小的針狀及盤狀析出相（η＇相），晶界為粗大的η相。從圖7中可以看出，擠壓強(qiáng)化后試樣晶體內(nèi)部均產(chǎn)生大量的位錯(cuò)，并纏結(jié)在一起形成位錯(cuò)胞狀結(jié)構(gòu)?？讛D壓強(qiáng)化使晶體內(nèi)部產(chǎn)生大量的位錯(cuò)結(jié)構(gòu)，并且位錯(cuò)密度隨強(qiáng)化層深度的增加而降低。

2.4 對(duì)殘余應(yīng)力的影響

從圖8可以看出，孔擠壓強(qiáng)化后試樣沿層深的殘最大殘余壓應(yīng)力出現(xiàn)在距表面1mm處，其值為319 MPa。說明，孔擠壓強(qiáng)化后在強(qiáng)化層內(nèi)形成殘余應(yīng)力，可以起到降低外加交變載荷中瞬時(shí)拉應(yīng)力的作用，從試樣的疲勞性能，且采用5.3％擠壓變形量擠壓的效而延長(zhǎng)裂紋萌生時(shí)間。并且在裂紋擴(kuò)展過程中，減緩果最佳，與未擠壓試樣比較，疲勞壽命提高了11倍。了裂紋的擴(kuò)展，進(jìn)而延長(zhǎng)了裂紋擴(kuò)展時(shí)間，提高了疲壽命。

    3結(jié)論

（1）孔擠壓強(qiáng)化可明顯提高7A85鋁合金鍛件可以起到降低外加交變載荷中瞬時(shí)拉應(yīng)力的作用，從試樣的疲勞性能，且采用5.3％擠壓變形量擠壓的效而延長(zhǎng)裂紋萌生時(shí)間。并且在裂紋擴(kuò)展過程中，減緩果最佳，與未擠壓試樣比較，疲勞壽命提高了11倍。

（2）孔擠壓強(qiáng)化使試樣強(qiáng)化層內(nèi)產(chǎn)生很高的殘

提高了晶體內(nèi)的位錯(cuò)密度，從而延長(zhǎng)了裂100紋萌生及裂紋擴(kuò)展時(shí)間，最終使其疲勞壽命得到提高；壓應(yīng)力層深度約為4.7mm，最大殘余壓力出現(xiàn)0-100在距孔邊約1mm處，其值為-319 MPa。

（文章來源：材料與測(cè)試網(wǎng)-機(jī)械工程材料）