5A06铝合金及其焊接接头的疲劳断裂行为

对5A06防锈铝合金及其焊接接头疲劳性能断裂行为进行研究,采用疲劳试验、光学显微镜、扫描电子显微镜等手段对5A06铝合金的疲劳性能、金相组织、裂纹扩展特征和疲劳断口进行分析。结果表明:在循环次数为2×106时,铝合金母材、对接接头、横向十字、侧面连接和纵向十字接头的疲劳性能分别为99.97、70.96、57.48、48.20和41.80 MPa;铝合金母材疲劳裂纹起裂于截面最小部位,对接接头和横向十字接头裂纹起裂于焊趾等应力集中部位,裂纹沿着热影响区扩展;侧面连接接头裂纹起裂于两板连接处应力集中部位,纵向十字接头裂纹起裂于热影响区;微观裂纹为沿晶和穿晶混合的扩展特征。对母材及其焊接接头的宏观断口呈暗灰色纤维状,具有一定的塑性;接头的微观断口具有准解理特征,断口中存在球状孔洞、疲劳条纹和韧窝,并存在二次裂纹。     

铝合金化学铣切疲劳性能

通过对2024-T3包铝和7075-T6包铝的化学铣切疲劳性能研究,以及对典型疲劳断口的微观形貌分析,确定目前的化学铣切工艺完全能满足民用飞机疲劳寿命的设计要求。化铣疲劳断裂通常发生在化铣圆角根部。     

5A06铝合金焊接接头的疲劳性能

本文在室温大气环境下,对5A06铝合金焊接接头进行了对称载荷疲劳试验,并采用扫描电镜对疲劳断口形貌进行了观察与分析,研究了5A06铝合金焊接接头疲劳性能.试验结果表明其疲劳条带为延性疲劳条带;断口微观形貌均呈韧性穿晶型断口特征.5A06铝合金焊接接头具有较好的塑性,但是接头内部的夹杂相受低温的影响而脆性增大.     

A357铸造铝合金疲劳特性及温度影响

研究了A357铸造铝合金在T5/T6热处理条件下室温及150℃时的疲劳特性。结果表明,在两种热处理下室温及150℃时A357铸造铝合金的疲劳极限随应力比的增加而增加。室温时A357(T5)的疲劳强度高于150℃时的疲劳强度;而A357(T6)在室温时的疲劳强度低于150℃时疲劳强度。在室温相同应力比条件下A357(T5)的疲劳强度高于A357(T6)的疲劳强度;而在150℃相同应力比条件下A357(T5)的疲劳强度略低于A357(T6)的疲劳强度。疲劳裂纹源于试样次表面的铸造缺陷,疲劳裂纹沿着枝晶边界扩展。     

7B04铝合金疲劳断裂性能研究

研究了新型的7B04铝合金预拉伸厚板不同热处理状态的断裂韧性和疲劳裂纹扩展性能变化,试验结果表明,该合金T7451状态的断裂韧性和疲劳裂纹扩展性能明显优于T651状态的性能。     

7075铝合金FSW接头腐蚀疲劳性能及断裂特征

以7075-T6铝合金搅拌摩擦焊接头为研究对象,对其显微组织结构、3.5% NaCl(质量分数)溶液腐蚀疲劳寿命和腐蚀疲劳断裂特征进行了研究,分析了7075铝合金搅拌摩擦焊接头的腐蚀疲劳性能及断裂过程.结果表明,7075-T6铝合金搅拌摩擦焊接头腐蚀疲劳S-N曲线方程为lgN=5.845-0.014S,随着应力幅增大,腐蚀疲劳寿命大幅度降低;腐蚀疲劳裂纹起源于接头的热影响区,逐渐扩展最终断裂于接头的焊核区.腐蚀疲劳断口存在多个裂纹源,且受到应力集中作用的影响,裂纹源萌生于腐蚀坑处.高应力作用加剧了试样边角部分的腐蚀损伤,导致边角比平面位置腐蚀程度更严重.裂纹扩展区出现了明显的晶间断裂和疲劳辉纹;在腐蚀介质和交变载荷的共同作用下,裂纹扩展区腐蚀程度最重,晶界处产生了阳极溶解现象并产生了“冰糖块状”和“蚁巢状”的形貌特征;瞬断区产生了大量解理台阶和二次裂纹,为脆性断裂,在第二相粒子分布区域存在孔洞形貌特征.     

铝合金疲劳性能的研究进展

在“双碳”的时代背景下,材料的轻量化和安全性受到越来越广泛的关注。铝合金具有密度小、比强度高和耐蚀性好等优点,广泛应用于交通运输和航空航天等领域。结构材料的损坏形式绝大多数是疲劳损坏,占整体的70%左右,因此铝合金的疲劳性能关乎着产品使用安全性。为此,本文介绍了疲劳性能的特点及分类,综述了铝合金疲劳性能的研究现状、影响因素及近年来研究的热门领域。     

铝合金疲劳性能的研究进展

本文对铝合金疲劳性能的研究进展进行了全面综述,介绍了疲劳裂纹萌生、扩展与失稳阶段各自的机理及对铝合金构件的影响,以及对疲劳裂纹的影响因素和疲劳寿命的估算方法,最后指出今后铝合金疲劳行为的微观机制、提升疲劳性能的方法及疲劳寿命的准确预测等研究方向。     

铝合金搅拌摩擦焊接头疲劳断裂行为分析

提高和改善铝合金搅拌摩擦焊接头抗疲劳断裂性能是保证其焊接结构安全可靠的重要措施。阐述了国内外对铝合金搅拌摩擦焊接头的疲劳断裂行为的研究进展,包括铝合金搅拌摩擦焊接头的应力疲劳分析和应变疲劳分析;微结构、残余应力、表面处理对疲劳裂纹扩展速率的影响;焊接缺陷对疲劳断裂行为的影响;总结了在腐蚀介质中的疲劳裂纹形成特点和扩展规律及门槛值ΔKth。为建立铝合金搅拌摩擦焊接接头的疲劳设计规范、提高铝合金焊接结构的疲劳强度具有重要的理论意义和实践参考价值。     

AA6082铝合金搅拌摩擦焊接头疲劳扩展速率

研究了6082-T6铝合金搅拌摩擦焊接头不同位置的疲劳裂纹扩展速率,并分析了接头的组织及疲劳断口形貌。试验结果表明,疲劳裂纹扩展速率最快的区域为接头焊核细晶区;当裂纹在热影响区扩展时,在较小的应力强度因子范围(ΔK)条件下,裂纹的扩展速率低于其在母材中的扩展速率,伴随着ΔK的逐渐增加,裂纹的扩展速率明显加快并高于其在母材中的扩展速率。断口形貌表明,疲劳裂纹在焊核区扩展主要由脆性的准解理断裂形貌组成,扩展速率较快;而热影响区及母材区的断口形貌主要由光滑的疲劳条纹组成。     

铝合金前臂断裂失效分析

某表面镀铜的铝合金前臂连接杆受单向下压应力作用,使用3个月后发生开裂,通过化学成分分析、宏观及微观断口分析、高倍金相检验、力学性能试验、显微硬度测定等方法对铝合金杆断裂原因进行了综合分析,结果表明：铝合金杆是弯曲应力作用下的疲劳断裂,疲劳从表面线性起裂,镀铜前材料本身存在裂纹缺陷,镀铜进一步渗入基体材料,工作中铝合金杆受到了单向应力进而加速导致疲劳开裂。     

7050铝合金FSW接头微区低周疲劳裂纹扩展行为

对5 mm厚铝合金7050搅拌摩擦焊接头微区进行了低周疲劳裂纹扩展试验,研究了焊核区、前进侧及后退侧热力影响区的疲劳裂纹扩展行为. 结果表明,焊核区的疲劳裂纹扩展速率最快,前进侧热力影响区次之,后退侧热力影响区最慢. 焊核区疲劳裂纹呈沿晶与穿晶混合方式扩展,热力影响区的裂纹主要以穿晶方式进行扩展. 裂纹偏转或裂纹产生分支是热力影响区疲劳裂纹扩展速率降低的原因. 疲劳裂纹扩展初期,焊核区断口有疲劳辉纹出现;热力影响区断口并没有找到疲劳辉纹,而是出现了轮胎压痕花样. 疲劳裂纹稳态扩展期,焊核区和热力影响区断口均有疲劳辉纹.     

2024铝合金搅拌摩擦焊接头的疲劳性能

对2024铝合金搅拌摩擦焊接头的疲劳特性进行了研究,建立了接头的S-N曲线.疲劳试验结果表明,搅拌摩擦焊接头表现出良好的疲劳性能.搅拌摩擦焊接头具有细小的等轴晶组织和狭窄的热影响区,阻碍了滑移带的形成和裂纹的扩展,从而提高了接头的疲劳性能.疲劳断口分析显示,裂纹在接头底部启裂,通过位错的塞积作用使得滑移带扩展逐渐萌生裂纹,在交变应力的作用下最终断裂.     

ZL114A铝合金疲劳性能研究及断口分析

用四点弯曲试验法测定机匣材料ZL114A铝合金的疲劳强度,通过光学显微镜和扫描电镜对疲劳断口形貌的观察以及对断口的成分分析,研究了疲劳裂纹的形核和扩展特征.结果表明,在2×106循环次数下,ZL11A铝合金的疲劳强度为(150±73) MPa;样品断口具有典型的疲劳断口特征,断口处Si含量偏高,疲劳裂纹在共晶Si与基体界面处形核并沿此界面扩展.     

A357铸造铝合金疲劳特性及热处理的影响

研究了A357铸造铝合金经T5/T6热处理后,在室温条件正弦载荷下应力比为-1、0.05和0.4时的疲劳性能。实验结果表明:两种热处理条件下,A357铸铝合金的疲劳强度均随应力比的增加而增加,经过T5热处理的A357铸造铝合金的疲劳强度均高于T6热处理合金的疲劳强度。位于试件次表面铸造缺陷是主要的裂纹源。     

车体结构铝合金焊接接头疲劳性能研究

铝合金因其质量轻、力学性能好成为列车车体制造的首要选择.而焊接是铝合金车体制造的主要方式,但铝合金焊接接头的疲劳性能与钢相比较差,疲劳断裂是铝合金焊接结构的主要失效方式之一.采用疲劳试验与数值分析相结合的方式,研究铝合金焊接接头的疲劳性能.研究结果表明:铝合金焊接接头是在比较低的交变应力条件下发生断裂的.瞬断区上有明显的舌状花样,断裂方式为典型的解理断裂,在断口上有较低的脊岭.材料中产生的空穴往往是裂纹源萌生的源头.焊接缺陷气孔和未焊透造成试件在几何形状上的不连续和截面面积的减小,导致应力集中现象产生,降低试件疲劳性能.     

硬质合金弯曲疲劳性能研究

制备5种不同WC晶粒度和粘结相含量牌号硬质合金试样,其中牌号A～D试样进行3点弯曲疲劳S-N曲线测试,试验表明硬质合金低周疲劳性能与横向断裂强度具有一致性,高粘结相含量试样在同应力疲劳循环次数波动性小于低粘结相含量硬质合金。对疲劳断裂试样进行断口形貌特征分析,低晶粒度和低粘结相硬质合金疲劳裂纹出现在WC晶粒聚集或粗大WC晶粒处,断口形貌特征与静态断口形貌特征相似,疲劳特征不明显。大晶粒度和高粘结相硬质合金疲劳特征明显,粘结相Co出现较多韧窝,表面出现疲劳条纹,随循环周次增加,疲劳条纹越窄,粘结相Co韧窝串联,无法维持对WC颗粒粘连,导致其碎裂和剥落。同一应力水平作用下,随循环周次的增加粘结相Co受到的塑性变形越大,韧窝特征越明显,WC晶粒破碎或剥落越严重,孔隙越多。另对牌号A和牌号E不同工艺制备的试样进行同一应力下疲劳性能对比试验,结果表明不同的制备工艺与处理工艺对硬质合金疲劳性能有较大影响,且与后续使用性能有较强的对应性。     

A356铸造铝合金的疲劳裂纹萌生及短裂纹扩展研究

研究了A356-T6铸造铝合金的缺口疲劳裂纹萌生与早期扩展行为及机制.结果表明,热等静压试样的疲劳抗力优于非热等静压试样.对于钝缺口试样,疲劳裂纹萌生于缺口根部附近的多个平面,最终哪个裂纹源扩展成主裂纹取决于局部微观组织.对于缺口几何形状不同的热等静压和非热等静压疲劳试样,在疲劳过程中,不管是在高应力状态下,还是在低应力状态下,都出现了铝基体的循环塑性变形和共晶硅粒子断裂导致疲劳裂纹萌生.对于非热等静压试样,铸造缩孔在构件的疲劳过程中起着重要作用,但即使缺口根部存在较大尺度的铸造缩孔,导致了疲劳裂纹萌生,但也同时观察到疲劳裂纹从共晶硅粒子、金属间化合物、铝基体的滑移带和铁基金属间化合物等处萌生.对于脆性的A356铸造铝合金可采用修正的断裂力学参量ΔKn、局部应力范围Δσ或局部应变幅Δε/2作为控制参量来表征疲劳裂纹萌生行为,而缺口有效应力强度因子范围ΔKneff和ΔJs参量可用来表征缺口场中短裂纹扩展行为.     

7475-T7351铝合金厚板的疲劳性能

通过金相显微镜(OM)、取向分布函数(ODF)及扫描电镜(SEM)研究25 mm厚7475-T7351铝合金板材的疲劳性能和裂纹扩展速率。结果表明:板材的疲劳强度存在各向异性,横向疲劳强度为300 MPa,纵向疲劳强度为310 MPa,疲劳寿命均大于1×107 cycle。板材在Kt=1、应力比R=0.1和应力强度幅度?K=30 MPa·m1/2条件下,纵向疲劳裂纹扩展速率da/d N为2.73×10-3~4.41×10-3 mm/cycle,横向疲劳裂纹扩展速率da/d N为5.76×10-3~8.22×10-3 mm/cycle。疲劳裂纹主要在次表面的含O、Na、Cl非金属夹杂物处及粗大第二相处萌生,在疲劳裂纹扩展区可观察到大量疲劳条带,在瞬时断裂区,断口呈小韧窝和解理断裂的混合形貌。     

A356铸造铝合金的单轴疲劳特性及断口分析

在不同的应力幅值下,测试了A356铸造铝合金的单轴疲劳寿命,对该合金的高周疲劳区、低周疲劳区以及过渡区进行了划分.分析了合金在循环加载过程中,应变变化的特点.对疲劳试样的断口进行了扫描电镜观察,阐述了疲劳断裂的特点.EDX能谱分析发现断口中的夹杂物主要为铁的氧化物和高硅颗粒,并在疲劳过程中被剥离.