軌道交通用Al-Mg-Si-Cu合金擠壓型材的疲勞性能研究.pdf

1、碩士學(xué)位論文碩士學(xué)位論文年月日分類(lèi)號(hào)：密級(jí)：UDC：學(xué)號(hào)：6120150145軌道交通用軌道交通用AlMgSiCu合金合金擠壓型材的疲勞性能研究擠壓型材的疲勞性能研究ResearchonFatigueacteristicsofAlMgSiCuAlloyExtrusionprofilesuseinRailTranSit學(xué)位類(lèi)別：工學(xué)碩士作者姓名：葉青學(xué)科、專(zhuān)業(yè)：材料科學(xué)與工程指導(dǎo)教師：趙鴻金教授研究方向：塑性加工成形技術(shù)及理論摘要Ⅰ摘要A

2、lMgSiCu合金因其良好的擠壓性能和不存在應(yīng)力腐蝕現(xiàn)象成為了軌道交通車(chē)輛結(jié)構(gòu)件的優(yōu)選材料，其用量和需求量在不斷增加。軌道交通車(chē)輛上的構(gòu)件，由于其長(zhǎng)時(shí)間處于交變載荷下的特殊服役條件，因此對(duì)其疲勞性能的研究顯得尤為重要。本文選取企業(yè)試產(chǎn)的AlMgSiCu合金中的6005A鋁合金為研究對(duì)象，對(duì)其疲勞性能進(jìn)行研究。首先通過(guò)高周疲勞試驗(yàn)和疲勞裂紋擴(kuò)展試驗(yàn)獲得了應(yīng)力壽命數(shù)據(jù)和裂紋長(zhǎng)度壽命數(shù)據(jù)，對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理得到6005A鋁合金的SN曲線(xiàn)和aN曲線(xiàn)

3、。同時(shí)利用金相顯微鏡、X射線(xiàn)衍射（XRD）、掃描電鏡（SEM)以及能譜（EDS)等觀(guān)察檢測(cè)手段，對(duì)6005A鋁合金疲勞失效試樣的組織結(jié)構(gòu)、斷口形貌及相關(guān)斷裂機(jī)理進(jìn)行了觀(guān)測(cè)分析研究。主要得到以下結(jié)論：（1）試驗(yàn)用6005A鋁合金擠壓型材在應(yīng)力比R=0.1下的中值疲勞強(qiáng)度為164.5MPa，SN曲線(xiàn)方程表達(dá)形式為50lg10.6960.024NS??。（2）材料內(nèi)部存在的孔洞缺陷、Al2O3夾雜和粗大的含F(xiàn)e元素的第二相粒子對(duì)試驗(yàn)用6005

4、A鋁合金疲勞裂紋萌生及初期擴(kuò)展階段影響明顯，且影響程度不一樣。（3）試驗(yàn)用6005A鋁合金的疲勞裂紋在A(yíng)l2O3夾雜上的萌生壽命比裂紋在粗大析出相粒子上的萌生壽命大一個(gè)數(shù)量級(jí)左右，比在孔洞缺陷處的萌生壽命大兩個(gè)數(shù)量級(jí)左右。對(duì)裂紋擴(kuò)展速率的影響表現(xiàn)出相似的規(guī)律。（4）Al2O3夾雜對(duì)試驗(yàn)用6005A合金疲勞壽命的影響很大，不僅會(huì)縮短裂紋開(kāi)始萌生時(shí)的壽命，而且裂紋萌生后的擴(kuò)展速率也較快。這種影響還和Al2O3顆粒的尺寸大小有關(guān)，尺寸越大的A

5、l2O3粒子表現(xiàn)出對(duì)疲勞壽命的影響效果越大。Al2O3顆粒夾雜主要通過(guò)與基體分離的方式萌生裂紋。（5）試驗(yàn)用6005A鋁合金內(nèi)含有的主要第二相粒子有Mg2Si相、AlFeMnMgSi相、Al5FeSi相和Al7（CrFe）相等。引發(fā)疲勞裂紋萌生的第二相粒子主要為Al5FeSi相粒子和Al7（CrFe）相粒子，這兩種粒子導(dǎo)致疲勞裂紋萌生的方式因其形狀、尺寸大小和所處位置的不同而呈現(xiàn)多樣化的特征。關(guān)鍵詞：6005A鋁合金；疲勞強(qiáng)度；疲勞壽命