2219铝合金在不同加载应力下的疲劳断裂机制

试验研究了疲劳极限附近(240 MPa)和高应力(360 MPa)下2219铝合金疲劳断口形貌特征,揭示了两种不同加载应力下该合金疲劳裂纹萌生和扩展规律。结果表明,在宏观上,高应力下的疲劳断口呈"V"字形,而在疲劳极限附近则形成唇形平直断口。微观上,在疲劳极限附近发生疲劳断裂时,裂纹主要萌生于θ相(Al_2Cu)处,而随着应力增加,裂纹除了可于θ相(Al_2Cu)处萌生,还可于铁锰相和空洞处萌生,呈现从单一疲劳源向多源化转变趋势,且疲劳源离表面的距离和源区面积均随应力增大而减小。在裂纹扩展过程中,疲劳条带宽度随应力增大而增大,且不同类型的第二相粒子对裂纹扩展的阻碍作用也不同,在该合金中,铁锰相对裂纹扩展的阻碍作用明显高于θ相(Al_2Cu)的。     

6061-T6铝合金回填式搅拌摩擦点焊疲劳性能分析

对6061-T6铝合金点焊接头进行单点疲劳试验,确定6061-T6铝合金回填式搅拌摩擦点焊的疲劳断裂原因,得出6061-T6铝合金的S-N曲线以及条件疲劳极限.通过对载荷水平为1.5 kN的6061-T6 RFSSW疲劳试样进行金相分析以及断口扫描分析,得到了6061-T6铝合金疲劳断裂原因以及疲劳断口特征.结果表明,6061-T6点焊接头中的钩状缺陷和上下板结合处缺口尖端的应力集中是造成疲劳破坏的主要原因,疲劳裂纹始于上下板搭接处焊点的钩状缺陷外边缘,即缺口尖端处;在焊接过程中,应通过优化工艺参数尽量减小钩状缺陷的尺寸以及降低缺口处的应力集中,从而提高焊点的疲劳寿命.     

循环载荷幅值对7075-T7451铝合金疲劳裂纹扩展行为的影响

在不同幅值循环载荷条件下对7075-T7451铝合金紧凑拉伸(CT)试样进行拉伸疲劳试验,对其疲劳裂纹扩展速率和应力强度因子幅值ΔK进行了研究,并用扫描电子显微镜观测试样的断口形貌。结果表明：随着循环载荷幅值的增大,试样的疲劳寿命缩短,裂纹的扩展速率增大;试样宏观断口形貌的裂纹稳态扩展区域减小,而瞬时断裂区域增大。稳态扩展区主要以疲劳条带扩展机制为主,且疲劳条带间距随循环载荷幅值的增大而增大;瞬断区的断口形貌以韧窝断裂为主,韧窝尺寸随循环载荷幅值的增大而减小。     

6005铝合金手工MIG-背面水冷焊接头高周疲劳性能的研究

为了测定6005-T6铝合金焊接接头的疲劳极限,对4 mm厚6005-T6铝合金采用手工MIG焊焊接,并且焊后在试板背面进行通水冷却,使用高频疲劳试验机对焊接试件进行疲劳试验,并绘制了S-N曲线。对疲劳断口形貌和焊接接头的显微组织进行分析,研究了疲劳断裂的原因。结果表明:铝合金手工MIG焊接头在50%存活率情况下,其高周(10~7)疲劳极限应力为125 MPa,S-N拟合曲线为σ_(max)=701N_f~(-0.127)。不同应力状态下疲劳裂纹均萌发于试样的表面。高应力状态下,断口中很难发现扩展辉纹,与静态拉伸断口相似。低应力状态断口扩展区存在大量扩展辉纹。热影响区的粗晶区和晶界聚集的第二相对疲劳性能不利。     

航空用6061铝合金恒载荷应力腐蚀行为

采用恒载荷全浸腐蚀拉伸、断口扫描和室温拉伸等方法研究了拉应力对两种热处理状态6061铝合金(6061-T4和6061-T6)应力腐蚀行为的影响。结果表明，在O₂和Cl^-共存环境中，6061-T4铝合金的应力腐蚀敏感性很低，力学性能降低主要受腐蚀介质的电化学腐蚀影响；6061-T6铝合金的应力腐蚀开裂敏感性高于6061-T4铝合金，其应力腐蚀开裂倾向受腐蚀影响为主，力学因素影响为辅；应力腐蚀后，6061-T4和6061-T6铝合金表层腐蚀区域为沿晶脆断，次表层为准解离断裂，中心为穿晶断裂；在腐蚀介质与应力同时作用下，6061-T4铝合金由点蚀发展为晶间腐蚀，并随应力增大变为剥落腐蚀；6061-T6铝合金点蚀不明显，但晶间腐蚀深度随应力增大而加深。     

A6N01-T5铝合金焊接接头的组织与疲劳性能

为了确定A6N01-T5铝合金挤压型材MIG焊接接头发生疲劳断裂的原因,本文采用高频疲劳试验机对A6N01-T5铝合金MIG焊接试样进行低周疲劳拉伸试验,研究了A6N01-T5铝合金焊接接头低周疲劳行为、疲劳裂纹表面和断口表面以及缺陷对疲劳性能的影响。结果表明:在热影响区存在一个明显的软化区,该软化区在疲劳拉伸实验中变形较严重;A6N01铝合金焊接试样的疲劳裂纹源萌生于气孔及夹杂等缺陷产生应力集中处;焊缝近表面的气孔及内部的夹杂是裂纹快速扩展的诱因。     

返修工艺对6005-T6铝合金型材搅拌摩擦焊接头性能的影响

在相同工艺参数下,对6005-T6铝合金型材双轴肩搅拌摩擦焊接头进行一次返修,并对其疲劳试件断口进行SEM扫描与分析。结果表明:返修后焊接接头的疲劳强度低于未返修焊接接头,随着应力的增大,从低应力区到高应力区,两种接头疲劳强度差异缩小;由升降法计算得未返修焊接接头疲劳极限为101.7 MPa,返修接头疲劳极限为75 MPa。断口分析表明:一次返修后疲劳试件未发现明显缺陷,断裂位置主要集中在母材,启裂区表面平滑,扩展二次裂纹少,疲劳纹清晰且粗大,终断区为韧性断口,可观察到大量浅韧窝。     

6061-T6铝合金激光-MIG复合焊广域环境下疲劳性能研究

以磁悬浮列车底架地板用6061-T6铝合金为对象,研究了6061-T6铝合金激光-MIG复合焊焊接接头在低高温(-40℃、常温、70℃)的疲劳性能,为广域环境条件下磁悬浮列车设计提供基础实验数据。结果表明:常温条件下的疲劳极限为67.1 MPa,焊缝断口具有明显的劳源区、疲劳扩展区和瞬时断裂区,疲劳扩展区存在明显的疲劳辉纹,局部存在不同族簇疲劳辉纹,瞬时断裂区有明显的韧窝结构,瞬断区为韧性断裂;低温(-40℃)条件疲劳极限为61.3 MPa,焊缝断口疲劳辉纹细而致密,存在大量的二次裂纹,焊缝韧塑性降低;高温(70℃)条件疲劳极限为56.2 MPa,焊缝疲劳断口呈现准解理断裂特征,大量脆性疲劳辉纹分布于断口且瞬断区为典型的聚集型韧窝特征。     

2524铝合金不同应力比下的疲劳裂纹扩展行为

研究了不同应力比(R=0.1,0.2,0.3,0.5)对2524-T3铝合金的疲劳裂纹扩展速率的影响,并结合扫描电镜(SEM)下裂纹的断口形貌特征进行了分析。结果表明:应力比R对疲劳裂纹扩展寿命和速率存在明显影响,在恒定最大载荷条件下,应力比越小则裂纹扩展寿命越短;当应力强度因子范围△K相同时,应力比越大,裂纹扩展速率da/dN越快。利用Paris公式对数据进行回归分析,da/dN-△K曲线呈收敛趋势,进一步采用Elber模型进行拟合,从裂纹闭合的角度解释了应力比R对裂纹扩展速率的影响,结果表明该模型能够较好地描述2524-T3铝合金在不同应力比下的疲劳特性。疲劳断口呈现出早期裂纹扩展、稳定扩展和快速扩展3个阶段,不同应力比下,疲劳辉纹间距和二次裂纹数量存在明显差异。     

激光-电弧复合焊接7075-T6铝合金疲劳断裂特性

研究激光一电弧复合焊接2mm板7075-T6铝合金在不同应力比尺和应力幅σa下的疲劳裂纹扩展行为．结果表明,优选的复合焊工艺参数激光功率3kW、电流110A和焊接速度3m／min条件下接头和母材的疲劳裂纹扩展速率曲线存在交叉现象,即当应力强度因子幅△K小于15．6MPa·m1/2。时,接头的疲劳裂纹扩展速率小于母材,反之则接头的疲劳裂纹扩展速率大于母材．而对应同一△K值,高应力比下的疲劳裂纹扩展速率快于低应力比条件下的扩展速率．应力幅或平均应力是影响疲劳裂纹扩展特性的主要因素．     

高速列车用A6N01-T5铝合金激光-MIG复合焊接头疲劳性能研究

采用显微硬度和拉伸性能测试对比了激光-单丝脉冲MIG复合焊和MIG焊接的4 mm厚A6N01-T5铝合金板接头的力学性能。通过高周疲劳测试、疲劳裂纹扩展速率试验以及疲劳断口分析,探讨了激光-MIG复合焊接头的疲劳性能和断裂行为。结果表明,与母材相比,复合焊接头和MIG焊接头焊后均发生强度损失现象,且MIG焊接头的损失程度更为严重。复合焊接头疲劳寿命随应力幅的增加而减小,且同一应力幅下,寿命分布具有分散性,50%存活率下A6N01铝合金复合焊接头的疲劳强度为104 MPa,为母材(117 MPa)的88.9%。A6N01铝合金母材和复合焊接头的da/d N-ΔK曲线存在交叉现象,当ΔK18.63 MPa·m~(1/2)时,焊缝的裂纹扩展速率慢于母材,认为可以安全可靠地进行服役。复合焊接头疲劳裂纹由加工缺陷处萌生,裂纹源区呈现类解理河流花样;裂纹稳定扩展区未发现疲劳条带;瞬断区存在大小不一的韧窝和较为尖锐的撕裂棱,呈现准解理断裂和韧性断裂的混合断裂形式。     

温度梯度瞬时液相扩散连接7075-T6铝合金的疲劳性能（英文）

以液态镓为中间层过渡相,研究温度梯度瞬时液相(TGTLP)扩散连接7075-T6铝合金的疲劳性能。疲劳试样在460°C和10 MPa下扩散连接10 min。扩散连接样品在465°C均匀化2h后进行T6热处理。7075-T6铝合金在90 MPa下的疲劳寿命为107循环,而在此应力水平下,扩散连接样品的疲劳寿命为1.2×106循环,为7075铝合金疲劳寿命的10%。采用扫描电镜对7075铝合金和扩散连接样品的疲劳断口进行分析,以确定两种合金的形核位置和裂纹生长阶段。     

搅拌摩擦焊和熔化极气体保护焊6082铝合金疲劳性能分析

对10 mm厚6082-T6铝合金进行搅拌摩擦焊(FSW)和熔化极气体保护焊(MIG焊)焊接,利用疲劳性能试验机、光学显微镜、扫描电子显微镜等手段对6082铝合金FSW和MIG焊接头的疲劳力学性能、微观组织、裂纹扩展特征、疲劳断口进行了分析. 结果表明,在疲劳寿命为2×106周次时,6082铝合金母材及其FSW和MIG焊接头的名义应力分别为126.3,110.2,84.2 MPa;在高应力水平下(Δσ=160 MPa),FSW接头疲劳寿命明显大于MIG焊接头、与母材的疲劳寿命相当. MIG焊疲劳断口均位于焊趾处,焊缝内的气孔缺陷为其主要裂纹源;FSW疲劳断口大多发生在轴肩边缘. 接头的微观断口具有准解理特征,断口中存在疲劳条纹和韧窝.     

应力集中因子和应力比对2026-T3511铝合金型材高周疲劳性能的影响

对满足AMS4338材料规范的2026-T3511铝合金型材进行室温高周疲劳试验,研究了不同应力集中因子K(1、2.5、3)和不同应力比R(-1、0.06、0.5)对其S-N曲线和疲劳极限的影响.试验结果表明:当应力集中因子相同时,2026-T3511铝合金型材的疲劳极限随着应力比R的增大而升高.随着应力集中因子Kt的...     

挤压温度对6061铝合金晶粒尺寸和力学性能的影响

采用金相显微镜、扫描电镜、透射电子显微镜和室温拉伸测试,研究了挤压温度对6061-T6铝合金晶粒尺寸和力学性能的影响。结果表明:挤压温度400～525℃时,6061-T6铝合金平均晶粒尺寸随挤压温度的升高呈逐渐增大的趋势,挤压温度400℃时晶粒尺寸最小,为119.1μm。在400℃挤压的试样力学性能最佳,其抗拉强度和断后伸长率分别为330 MPa和19.8%。室温拉伸断口形貌分析表明,随着挤压温度的升高,合金断裂机制由韧性断裂转变为韧-脆混合型断裂。     

基于HyperXtrude的铝合金矩形型材挤压工艺优化设计

采用HyperXtrude软件模拟了7005铝合金矩形型材的挤压过程,系统地研究了7005铝合金矩形型材挤压温度与挤压速度对挤压结果的影响。结果表明:合金的应力随挤压温度的增大而减小,挤出型材温度随挤压温度的升高而升高。合金的应力随挤压速度的增大而增大,挤出型材温度随挤压速度的增大而升高。适宜的挤压工艺为:挤压温度450℃、挤压速度6 m/min。     

6061-T6铝合金单轴时间相关循环变形行为

对6061-T6铝合金进行系统的单轴应变循环和应力循环实验，揭示该材料在室温和高温下的循环变形行为，讨论环境温度、加载速率、峰，谷值保持对其应变循环特性及棘轮行为的影响。结果表明，6061-T6铝合金表现出弱的循环软化特性，其棘轮行为不仅依赖于平均应力和应力幅值的大小，还依赖于加载历史。尽管该合金的单拉行为对应变率的变化不敏感，但其循环变形行为却体现出明显的时间相关特性，即；应变循环下，在峰／谷值有保持时的响应应力幅值明显小于没有保持时的值，且随着保持时间的增加，响应应力幅值将进一步减小；应力循环下，在峰值有保持时产生的棘轮应变比没有保持时的值大，且随着峰值保持时间的增加及应力率的降低，棘轮应变明显增大。     

多次补焊对A6N01铝合金焊接接头疲劳性能的影响

通过对多次补焊条件下A6N01铝合金焊接接头进行疲劳试验,获得了不同补焊条件下焊接接头的条件疲劳极限值以及不同区域的裂纹扩展速率,并分析其疲劳断口形貌。结果表明,随着补焊次数增加,接头疲劳极限值减小,三次补焊后其由98.8 MPa下降到89.7 MPa,仍然满足使用要求;焊缝区和热影响区裂纹扩展速率均增大,但热影响区抵抗裂纹疲劳扩展能力优于焊缝区。随补焊次数增加,焊缝区气孔缺陷增多以及热影响区过时效现象加剧是造成焊接接头疲劳性能下降的主要原因。     

铝合金焊接接头冲击强化的性能

为了提高铝合金焊接接头的力学性能,试验分别采用超声波和调Q脉冲YAG激光对A6061-T6铝合金焊接接头焊趾附近处进行冲击强化,研究了超声波和激光冲击强化下铝合金焊接接头的性能.两种冲击强化模式下,铝合金焊接接头焊趾处近表面均发生了冲击强化效果,并产生了较大的残余压应力,超声波和激光冲击强化后产生的最大残余压应力分别为 -158 MPa和 -145 MPa左右.超声波与激光冲击强化铝合金焊接接头的疲劳寿命差别不大,均比焊态下试样的疲劳寿命提高1倍以上.两种冲击强化方法的疲劳试验样件断裂位置均发生在基体金属上,而焊趾处没有疲劳裂纹产生.     

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.