近日，我院张鹏博士指导硕士研究生在国际权威期刊《Engineering Fracture Mechanics》（中国科学院二区期刊，影响因子：4.7）上发表我国第三代自主研发2A97铝锂合金经同步淬火热变形后的高周疲劳性能最新研究成果。张鹏博士与硕士研究生朱安强为共同第一作者，张鹏博士为通讯作者，我校为论文第一单位。铝锂合金具有低密度、高弹性模量、高比刚度等特质，主要用于飞机机身蒙皮、整流罩、燃油箱等结构件。随着对新一代飞机的性能要求大幅度提高，对航空钣金零件的成形质量、成形精度以及服役寿命提出了更高的要求。第三代2A97铝锂合金具有较低的各向异性、良好的抗疲劳性能、较好的热稳定性、优异的耐损伤性能，但其塑性较差、回弹大，导致材料易开裂，难以制造复杂形状零件，达不到形状精度以及尺寸精度要求。
针对上述工程应用需求，研究团队采用同步淬火热成形工艺实现对2A97铝锂合金的成形、成性协同控制。将淬火热处理与热成形两道工序融合，并在淬火过程中施加约束，可显著地改善钣金件的成形精度，再经过人工时效热处理调节析出相，最终实现成形、成性一体化控制。团队通过研究2A97铝锂合金同步淬火热成形件在不同应力幅值的高周疲劳性能，得出了该成形工艺对合金的影响是裂纹扩展路径对施加应力水平不再敏感；促进大量、纳米级T1相的析出，提高了其力学性能及抗疲劳裂纹扩展能力；揭示了高周疲劳断裂机制：由脆性断裂转变为韧性断裂为主的混合型断裂。上述研究成果为航空航天铝锂合金高性能精密成形制造提供了参考。
图12A97铝锂合金高应力幅值下T3态和T8态试件断口形貌
图2 2A97铝锂合金低应力幅值下T3和T8试件断口形貌
图3 2A97铝锂合金明暗像场及衍射谱图
低应力幅值下T3样件:a-明像场，b-暗像场；高应力幅值下T3样件:c-明像场，d-暗像场
低应力幅值下T8样件:e-明像场，f-暗像场；高应力幅值下T8样件:g-明像场，h-暗像场
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.engfracmech.2024.110351
（撰稿：张鹏 审核：濮莹萍 周环 郑近德）
