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航空铝合金材料

低温疲劳研究进展

铝合金材料由于具有优良的强度、刚度和断裂韧性，被广泛应用于航空工程领域。在工程实际中，铝合金材料常会受到交变载荷的作用而产生损伤，出现疲劳裂纹，当损伤累积超过材料的容许限度时发生断裂失效，从而对结构的安全性造成威胁。低温是航空铝合金材料服役中不可避免的环境因素，数年来，国内外学者和工程界致力于研究航空铝合金材料的低温疲劳行为，为该类材料的低温疲劳试验开展、机理分析、模型表征和寿命预测奠定了基础。

航空铝合金材料的发展

及其低温疲劳研究意义

铝合金材料已被广泛应用于航空飞行器结构的制造，如机身的蒙皮、框架、壁板、油箱、发动机和起落架等部件，如图1所示。表1给出了铝合金材料在大型客机上的应用比例，从20世纪30年代起，人们就尝试用铝合金材料制造飞机，20世纪50年代提高了铝合金材料的比强度和比刚度；20世纪六七十年代提高了铝合金材料的耐久性和损伤容限性能，开发出针对7×××系铝合金材料T73和T76热处理技术，研制出铝合金材料和高纯铝合金材料；此后，铝合金材料的发展趋势是逐步减重，并提高其耐久性和损伤容限性能，开发出高强、高韧和高抗腐蚀的新型铝合金材料，大量采用整体加工成形技术，保证航空器结构的安全性。

图1铝合金材料在波音客机上的应用

Fig.1ApplicationofaluminiumalloyinBoeingaircraft

表1铝合金材料在大型客机上的应用比例

Table1Applicationproportionof

aluminiumalloymaterialinlargeairliner

受加载状态、外部环境和内在缺陷等诸多因素影响，航空铝合金材料的疲劳行为常发生改变，作用机理也比较复杂，由于疲劳失效而引发的事故给人们的财产和生命安全造成了危害，如图2所示。为此，航空部门一直