溫慶紅，林 林，馮 旺

（西南鋁業(yè)（集團）有限責(zé)任公司，重慶 九龍坡 401326）

0 前 言

7×××系合金是鋁合金中具有高強度、高韌性和高耐蝕性的典型合金之一，在實際生產(chǎn)中，經(jīng)常出現(xiàn)厚板的強度、耐蝕性均滿足要求，而疲勞性能不合格的情況。因此，研究疲勞性能不合格的原因，制定針對性解決措施已成為當(dāng)務(wù)之急。

1 樣品來源

從某廠取了4個疲勞性能存在差異的7×××系合金厚板疲勞斷口樣品（試樣編號1＃～4＃），一個疲勞性能優(yōu)良的斷口樣品（5#），各樣品疲勞次數(shù)見表1。

表1 樣品編號及對應(yīng)的疲勞次數(shù)

2 檢測儀器

進行分析所用的儀器為體視鏡、光學(xué)顯微鏡、掃描電鏡和能譜儀。

3 掃描電鏡觀察

在掃描電鏡下觀察各樣品斷口,其典型電鏡形貌見圖1、圖2（圖中圈內(nèi)所示為疲勞斷裂的裂紋源),對應(yīng)的能譜檢測結(jié)果見表2～表6。

由圖1及表2～表5看出,顯微疏松是引起1#～4＃樣品疲勞斷裂的裂紋源且顯微疏松尺寸越大,疲勞斷裂次數(shù)越低。3＃、4＃樣品顯微疏松較輕微,疲勞性能也較好。

圖2及表6顯示,5#樣的裂紋源是以氧化膜為主的缺陷,在疲勞斷口試樣上未發(fā)現(xiàn)顯微疏松。

圖11 ＃～4＃樣品疲勞斷口SEM形貌

圖2 5#板材疲勞斷口SEM形貌

表2 1＃樣品斷口裂紋源能譜結(jié)果

表3 2＃樣品斷口裂紋源能譜結(jié)果

表4 3＃樣品斷口裂紋源能譜結(jié)果

表5 4＃樣品斷口裂紋源能譜結(jié)果

表6 進口板材斷口裂紋源能譜結(jié)果

4 試驗驗證

4.1 板材顯微疏松觀察

在疲勞性能差異對應(yīng)的原始板材上取樣，觀測顯微疏松的存在形式與特征，各樣品典型顯微組織見圖3。

圖3顯示,在疲勞性能差異對應(yīng)的原始板材樣品上可以清晰地觀察到殘留的顯微疏松,顯微疏松尺寸大小與斷口樣品規(guī)律相對應(yīng)。

圖3 疲勞性能差異板材樣品組織

4.2 鑄錠樣品顯微疏松觀察

在上述板材對應(yīng)的鑄錠樣品上取樣,其典型組織見圖4。

由圖4看出,1＃、2＃板材對應(yīng)的鑄錠組織顯微疏松密集呈網(wǎng)狀分布,且尺寸較大；3#、4#板材對應(yīng)的鑄錠組織顯微疏松尺寸較少且尺寸較?。桓鳂悠疯T錠的顯微疏松的尺寸特征與板材有著相同規(guī)律。

5#樣品對應(yīng)的鑄錠未見顯微疏松,與板材規(guī)律也一致。

圖4 各板材對應(yīng)的鑄錠組織

5 分析討論及結(jié)論

顯微疏松實際上是金屬凝固過程中，由于補縮不充分，在枝晶界間形成的微小孔洞。它的存在破壞了該區(qū)域金屬的連續(xù)性，使金屬完全失去了強度。疏松對材料性能的影響程度取決于它的尺寸大小。在厚板中，金屬變形程度較小，顯微疏松孔洞三向投影面積變化不大，對材料拉伸強度的影響較小，但對材料的疲勞性能影響較大，特別是由于機加工暴露到試樣表面的孔洞對疲勞性能的影響最大，疲勞裂紋都是從該位置起源的。試驗結(jié)果證實了疏松是疲勞裂紋源點，且疏松尺寸越大，材料疲勞性能越差。

7×××系合金厚板疲勞性能低是由顯微疏松引起的，減小顯微疏松尺寸和體積分?jǐn)?shù)可以提高厚板疲勞性能。