2024合金極低溫度下蠕變特性

關春龍， 何偉春， 趙志偉， 王改民

(河南工業大學材料科學與工程學院，鄭州450001)

冷黑空間環境是航天器在飛行軌道中經歷的主要環境之一，其最低溫度達到3K，是一個任何輻射都能吸收的絕對黑體［1，2］。航天器長期處于低溫環境下，會使材料的組織性能發生不同程度的變化。鋁合金作為一種重要的低溫材料具有密度低、無磁性、低溫下合金相穩定、在磁場中比電阻小、氣密封性好等特性。因而，有許多學者對其進行了研究，但領域大多集中在極低溫度下的拉伸斷裂行為［3～5］，而引起航天器緊固件、密封件松動的極低溫度下的蠕變行為卻很少研究。Keisuke Ishikawa［6］，McDonald L.C［7］以及B.W.Chua等人［8］對純鋁和鎂合金進行了低溫蠕變研究，但實際上實驗溫度卻在室溫以上。雖然國外有些研究學者從事極低溫度材料蠕變行為研究，但材料都集中在純金屬上［9，10］。最近，國內學者對低溫下的蠕變研究還主要為室溫下的蠕變［11，12］，對于極低溫度下蠕變的研究尚未報道。以金屬的熔點Tm為準，當T＜0.25Tm時，稱為低溫。而低于此溫度以下發生的蠕變稱為低溫蠕變。本工作采用液氮作為冷卻介質研究極低溫度下2024鋁合金的的蠕變行為，為極端低溫下緊固和密封件的蠕變松弛性能研究提供技術依據

1 實驗過程

所用材料為190℃時效12h后的2024鋁合金，其化學成分見表1。實驗室用的拉伸與蠕變試樣為非標準試樣，試樣尺寸如圖1所示。蠕變試驗與拉伸試驗在Э—71萬能拉伸機上完成，實驗溫度為77K，100K和150K。為了對試樣所在環境控溫，要在試樣表面貼上熱電偶，試樣外部套上加熱爐，然后在試樣及加熱爐外部套上一保溫筒保溫。……