挤压变形6061铝合金的疲劳变形及断裂研究

论文摘要

综合性能优良的铝合金已广泛应用于不同的工业领域,对其力学性能尤其是疲劳性能的要求则越来越高。一般说来,疲劳失效是工程结构件的主要破坏形式之一,铝合金亦不例外,因此,研究铝合金的疲劳行为不仅具有理论价值,而且也具有一定的工程实用价值。铝合金的疲劳行为主要受其化学成分、显微组织等因素的影响。尽管人们已经对铝合金的疲劳行为进行了一定程度的研究,但关于不同热处理状态6061铝合金的低周疲劳问题的研究尚没有见到,因此,研究挤压态及热处理态6061铝合金低周疲劳行为,总结其疲劳变形的一般规律,确定相应的疲劳裂纹萌生和扩展模式,以期为提高6061铝合金的疲劳性能提供可靠的理论基础,同时对6061铝合金在工程实际中的可靠使用以及相关结构件的抗疲劳设计提供必要的理论依据具有重要意义。实验结果表明,不同热处理的挤压态6061铝合金在疲劳变形期间可以表现为循环应变硬化、循环稳定现象;时效处理后提高了挤压态6061铝合金循环变形抗力,而固溶处理则显著降低合金循环变形抗力;在较高的外加总应变幅下,固溶态6061铝合金的疲劳寿命最长,而时效态6061铝合金的疲劳寿命最短;当外加总应变幅较低时,挤压态6061铝合金的疲劳寿命高于经过热处理的合金的疲劳寿命;对于不同热处理的挤压态6061铝合金而言,其弹性应变幅、塑性应变幅与疲劳断裂时的载荷反向周次之间呈直线关系。疲劳断口形貌分析结果表明,在外加总应变控制的疲劳加载条件下,不同加工处理状态的挤压变形6061铝合金的疲劳裂纹均是以穿晶方式萌生于疲劳试样表面,并以穿晶方式扩展。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 铝合金概述
• 1.2 金属材料疲劳变形及断裂行为的基本概念
• 1.3 铝合金疲劳变形与断裂行为及影响因素
• 1.4 本课题的提出及意义
• 第二章 实验材料与方法
• 2.1 实验材料
• 2.2 实验设备
• 2.3 实验内容及方法
• 2.3.1 6061 铝合金的热挤压
• 2.3.2 疲劳试样的制备
• 2.3.3 挤压变形6061 铝合金的热处理
• 2.3.4 合金的疲劳行为研究
• 2.3.5 合金的疲劳断口形貌观察
• 第三章 实验结果与分析
• 3.1 挤压变形态及挤压+时效态6061 铝合金的显微组织
• 3.2 不同热处理工艺对挤压态6061 铝合金循环应力响应行为的影响
• 3.2.1 挤压态6061 铝合金的循环应力响应行为
• 3.2.2 固溶态6061 铝合金的循环应力响应行为
• 3.2.3 固溶+时效态6061 铝合金的循环应力响应行为
• 3.2.4 时效态6061 铝合金的循环应力响应行为
• 3.2.5 不同热处理状态6061 铝合金循环应力响应行为的比较及分析
• 3.3 不同处理对挤压变形6061 铝合金疲劳寿命行为的影响
• 3.3.1 不同处理对挤压变形合金的应变疲劳寿命行为的影响
• 3.3.2 不同处理对6061 铝合金疲劳寿命的影响
• 3.4 不同处理对挤压态6061 铝合金循环应力?应变行为的影响
• 3.4.1 不同状态6061 铝合金的循环应力?应变行为
• 3.5 合金的疲劳断裂行为
• 3.5.1 合金的疲劳断口形貌观察与分析
• 3.5.2 讨论
• 第四章 结论
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢