铝合金挤压型材试样加工工艺及疲劳性能研究

车体枕梁是由铝合金挤压型材和板材组焊的箱体结构,是车体上同时承受拉伸和压力载荷的关键部件。本文研究枕梁挤压型材母材疲劳性能测试相关技术问题,探讨了线切割-抛光和铣-磨-抛光两种工艺条件、型材不同厚度壁板疲劳性能的差异,获得了疲劳性能数据。试验结果表明,用铣-磨-抛光工艺加工的试样的疲劳性能优于线切割-抛光工艺加工的试样的疲劳性能;不同厚度壁板中值条件疲劳极限差别不大,但10mm壁板数据分散性明显大于15mm壁板。     

缺口应力集中对40Cr钢高周疲劳性能的影响

用超声疲劳试验方法测定了40Cr钢光滑试样和缺口试样在105-1010周次范围内的疲劳寿命(S-N)曲线,研究了缺口应力集中对疲劳性能的影响。结果表明:两种试样的S-N曲线呈现连续下降特征;缺口应力集中对材料疲劳性能的影响表现出阶段性特征,存在一个临界疲劳断裂循环数Nc,当疲劳断裂周次NfNc,Kf随Nf的增加而减小。在107以上超高周范围内,Kf和疲劳缺口敏感系数g与Nf具有线性关系。     

直流电脉冲修复LY12CZ铝合金疲劳损伤的研究

利用铝合金的导电性可对其损伤进行电修复,由于损伤可导致电阻变化,试样修复前后电阻值的变化可以作为判断修复程度的参考依据。将厚度为2mm的LY12CZ铝合金板材在225MPa不同循环周次下造成疲劳损伤,采用直流电脉冲修复损伤试样,并用电桥测量原始、疲劳后和修复后试样的电阻。用光学显微镜和透射电镜观察组织变化。结果表明,LY12CZ铝合金试样疲劳后,电阻值增加,经过电脉冲处理后,电阻减小,但并未恢复到原始试样的电阻值。用电阻变化可大致判断疲劳损伤的修复程度。在最大电流密度为175A/mm2下的直流电脉冲最佳的修复时间为0.8s。LY12CZ铝合金疲劳后位错密度增加,电脉冲处理后位错密度减少,并可以改变强化相与基体的界面结合程度。     

2524-T3铆接接头与搅拌摩擦焊接接头疲劳性能对比研究

通过2524-T3铝合金的搅拌摩擦焊接头疲劳性能对比试验,得到了母材、FSW对接接头、铆钉连接接头的疲劳S-N曲线。试验表明,搅拌摩擦焊的疲劳裂纹大多数起源于焊缝底部;2524-T3材料薄板的疲劳性能略好于厚板的疲劳性能;搅拌摩擦焊接头疲劳性能要明显好于铆接接头疲劳性能。拟合得到了各种不同厚度,不同应力比下的S-N曲线公式,为搅拌摩擦焊技术应用于飞机结构积累了相关数据。     

LY12硬铝合金损伤缺陷的空气耦合超声检测

针对传统超声检测(液态或半固态耦合剂)会腐蚀被测材料的问题,提出了一种空气耦合超声检测LY12 硬铝合金内部缺陷的方法。利用传递矩阵法建立了空气耦合超声波在LY12 硬铝合金中的声控制方程,通过求解该方程获得了空气耦合条件下的频散曲线,与存在耦合剂的情况相比,该频散曲线的各个模态整体右移,从而为空气耦合超声实验提供了合适的检测参数。通过分析LY12 硬铝合金薄板上不同孔径缺陷获得的时域波形发现,透射波幅值随缺陷直径增大呈逐渐减小的趋势。     

基于初始不连续状态预测LY12铝合金缺口结构件的疲劳寿命

对LY12铝合金缺口试样进行了疲劳试验,并根据此试验数据建立了计算初始不连续状态(IDS)的力学模型,得到了LY12铝合金的IDS值,用IDS值对含缺口结构件疲劳寿命进行了预测.结果表明:LY12铝合金的IDS值符合三参数威布尔分布;预测的疲劳寿命与试验结果吻合良好,从而为把基于断裂力学中裂纹扩展的损伤容限方法向传统疲劳研究领域延伸提供了依据.     

304不锈钢的超高周疲劳性能

采用超声疲劳试验技术对304不锈钢超高周疲劳性能进行了研究,并用扫描电镜对疲劳断口进行了分析.结果表明:304不锈钢在105～1010周次范围内的S-N曲线呈阶梯型下降趋势;在106～108周次出现平台,平台对应应力幅约为200 MPa;在平台应力以下,108周次以上超高周范围304不锈钢仍然发生疲劳断裂,不存在传统意义的疲劳强度;高周和超高周断裂试样的裂纹主要从试样表面萌生.     

2524-T3铝合金搅拌摩擦焊对接接头的疲劳性能

对2524-T3铝合金母材及三种尺寸搅拌摩擦焊(FSW)对接接头的疲劳性能进行了研究,获得了各试样的S-N曲线并进行了分析。结果表明:在疲劳寿命为1×105周时,小厚度、短焊缝FSW对接接头的疲劳强度约为母材的80.8%,大厚度FSW对接接头的疲劳强度约为小厚度、短焊缝FSW对接接头的80.3%,大焊缝FSW对接接头的疲劳强度约为小厚度、短焊缝FSW对接接头的79.9%。     

GH99镍基合金薄板电子束焊接头疲劳性能研究

电子束焊作为一种先进的连接技术,具有能量集中、焊接速度快、热影响区小等特点,被广泛应用于工业工程、航空航天等国民经济的重要领域。随着航天飞行器发动机设计寿命的不断提高,主要结构部件的电子束焊接头疲劳性能越来越受到设计工作者的关注,研究电子束焊接头的疲劳性能已经成为焊接工作者一个重要的课题。本文采用电子束焊接工艺,制备了GH99镍基高温合金薄板对接接头。针对电子束焊接头,进行了显微硬度测试、疲劳性能的研究及疲劳失效机理分析。研究表明,电子束焊接头焊缝中心及热影响区的维氏硬度与GH99镍基高温合金母材金属基本相同,接头并未出现性能的不均匀性。对两种工艺下的电子束焊接头的疲劳S-N曲线分析表明,适当加大电子束焊焊接电流,有利于减少焊缝焊根部位的焊接缺陷,有利于提高电子束焊接头的疲劳性能,从而提高了焊接接头疲劳寿命。     

铝合金超声疲劳行为研究

研究LY10、LY12、2219、6061和AS5U3G—Y35五种铝合金的超声疲劳行为。获得的6条S-N曲线显示，铝合金在10^7～10^10疲劳周次区间仍然发生疲劳断裂，N=10^10时的疲劳强度显著低于N=10^7时的疲劳强度。断口分析表明，铝合金对表面完整性极其敏感。与黑色金属和钛合金不同，铝合金试件在极高周次疲劳中，裂纹仍然主要由表面或次表面起裂。铝合金试件的疲劳断口没有发现明显的“鱼眼”现象和黑影区。超声频率下极高的应变速率和位错移动速率增加了脆性质点开裂和沉淀相的溶解现象，引起微观组织局部失效，从而形成疲劳裂纹的萌生和扩展。     

7050铝合金耳片结构尺寸对其疲劳性能的影响

分别在3种应力水平下对不同尺寸7050铝合金耳片试样进行疲劳试验,采用最小二乘法拟合得到了疲劳应力-寿命(S-N)曲线,研究了耳孔直径和耳片宽度比d/W(d为定值,24mm;d/W=0.67.0.50,0.40)、耳孔纵向边距和横向边距比y/x(y/x=1.0,1.6)对耳片疲劳性能和断口形貌的影响。结果表明:在相同应力下,7050铝合金耳片的疲劳寿命随着d/W的减小(即W的增大)先延长后缩短;在较大的y/x值下,耳片的疲劳寿命较长;不同尺寸耳片的疲劳断口均呈典型的疲劳断裂特征,裂纹起源于表面和角部。     

LY12硬铝合金TiN/AlN涂层耐磨性能的研究

使用多弧离子镀在LY12基体表面制备了TiN/AlN薄膜,综合考虑涂层成膜质量、沉积速率和耐磨性能,确定了TiN/AlN薄膜的最佳工艺;并研究了预处理对于结合强度的影响,试验表明：与一般基体相比,经喷砂处理的试样膜基间的结合强度得到很大提高.     

动车铝合金搅拌摩擦焊接头疲劳性能的研究

分析了动车用6005A铝合金的搅拌摩擦焊接头的显微组织及疲劳性能。研究表明:接头表面有Al2O3生成,接头焊核区是细小的等轴晶,并有"洋葱环"形貌,热影响区晶粒粗大,接头的疲劳强度低于母材,但高于MIG焊,疲劳断口为韧窝与准解理的混合断口。     

球墨铸铁 GS 52 的超声疲劳寿命研究

用超声疲劳试验技术研究了球墨铸铁ＧＳ５２在２０ｋＨｚ时的疲劳寿命。与３０Ｈｚ常规试验结果进行了比较,未发现高频率对ＧＳ５２的疲劳寿命有影响。Ｓ－Ｎ曲线显示在５１０５～１０７周次时,超声疲劳与常规试验结果一致,在１０６～３１０９周次之间,曲线仍稍下降,而未呈水平。Ｎｔ＝１０７周次的条件疲劳极限为２２０ＭＰａ,１０９周次时为２０５ＭＰａ。     

基于ANSYS Workbench铝合金车轮弯曲疲劳性能的分析

通过三维软件SolidWorks建模,并且运用ANSYS Workbench进行铝合金车轮弯曲疲劳性能的有限元分析,通过仿真得到弯曲疲劳寿命云图及安全系数云图,所得分析数据与实际试验数据相对比,证明有限元分析的可靠性,为铝合金车轮的开发设计提供了理论依据。