论文部分内容阅读
本文研究了Cu-0.2%Zr和Cu-3%Ag-0.5%Zr合金的高温拉伸、高温疲劳以及高温蠕变行为。通过试验测试,得出了不同因素对两种合金高温力学性能的影响规律;采用金相和SEM等方法,对CuZr、CuAgZr合金的显微组织以及失效断口进行了系统的分析,探讨了不同组织状态下两种合金的高温断裂机理。在相同温度和拉伸速率下CuZr、CuAgZr合金高温拉伸试验结果表明,晶粒尺寸较小的材料其屈服强度、抗拉强度均高于晶粒尺寸较大的材料,结果符合Hall-Petch关系。SEM断口形貌观察结果表明,两种合金的高温拉伸断裂机制为沿晶韧性断裂,塑性较好的材料其断口面积较小,而且纤维区所占断口比例较大。两种合金在相同应力比的高温高周疲劳试验结果表明,同一应力水平下,随着温度的升高,两种合金的疲劳寿命均降低,晶粒尺寸较小的材料其高温高周疲劳寿命较长,得出了不同温度下两种合金的疲劳极限。高周疲劳阶段,相比较试验应力而言,试验温度对两种合金的疲劳寿命影响较大。两种合金断口均为沿晶韧性断裂,但断裂特征没有高温拉伸断口明显。CuZr、CuAgZr合金在相同应变比条件下的高温低周疲劳试验结果表明,随着温度的升高,两种合金的抗疲劳性能得到提高。CuAgZr合金在疲劳过程中表现出循环软化特征。两种合金断口表面存在较多空洞,断口主要为沿晶韧性断裂,即微孔聚集型断裂特征。采用通用斜率法得到的数据方程较实际计算得到的方程更可靠,可作为预测两种合金材料低周疲劳性能的有效判据。根据通用斜率法分析表明,CuZr合金抗高温低周疲劳性能更佳。两种合金高温蠕变试验结果表明,蠕变后CuZr、CuAgZr合金显微组织发生了明显的变化,而且晶粒尺寸较大的材料对抵抗高温蠕变具有更好的作用。中温蠕变时,位错粘滞滑移过程是CuZr、CuAgZr合金蠕变过程中速率的控制机制。高温蠕变时,CuZr、CuAgZr合金的蠕变过程主要由晶界扩散机制所控制。两种合金高温蠕变断口均表现为韧性沿晶断裂,存在二次裂纹。两种合金的蠕变断裂数据符合Monkman-Grant关系。