軌道交通用Al-Mg-Si-Cu合金擠壓型材的疲勞性能研究.pdf

1、碩士學位論文碩士學位論文年月日分類號：密級：UDC：學號：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學位類別：工學碩士作者姓名：葉青學科、專業(yè)：材料科學與工程指導教師：趙鴻金教授研究方向：塑性加工成形技術及理論摘要Ⅰ摘要A

2、lMgSiCu合金因其良好的擠壓性能和不存在應力腐蝕現(xiàn)象成為了軌道交通車輛結構件的優(yōu)選材料，其用量和需求量在不斷增加。軌道交通車輛上的構件，由于其長時間處于交變載荷下的特殊服役條件，因此對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鋁合金為研究對象，對其疲勞性能進行研究。首先通過高周疲勞試驗和疲勞裂紋擴展試驗獲得了應力壽命數(shù)據(jù)和裂紋長度壽命數(shù)據(jù)，對試驗數(shù)據(jù)處理得到6005A鋁合金的SN曲線和aN曲線

3、。同時利用金相顯微鏡、X射線衍射（XRD）、掃描電鏡（SEM)以及能譜（EDS)等觀察檢測手段，對6005A鋁合金疲勞失效試樣的組織結構、斷口形貌及相關斷裂機理進行了觀測分析研究。主要得到以下結論：（1）試驗用6005A鋁合金擠壓型材在應力比R=0.1下的中值疲勞強度為164.5MPa，SN曲線方程表達形式為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試驗用6005

4、A鋁合金疲勞裂紋萌生及初期擴展階段影響明顯，且影響程度不一樣。（3）試驗用6005A鋁合金的疲勞裂紋在Al2O3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數(shù)量級左右，比在孔洞缺陷處的萌生壽命大兩個數(shù)量級左右。對裂紋擴展速率的影響表現(xiàn)出相似的規(guī)律。（4）Al2O3夾雜對試驗用6005A合金疲勞壽命的影響很大，不僅會縮短裂紋開始萌生時的壽命，而且裂紋萌生后的擴展速率也較快。這種影響還和Al2O3顆粒的尺寸大小有關，尺寸越大的A

5、l2O3粒子表現(xiàn)出對疲勞壽命的影響效果越大。Al2O3顆粒夾雜主要通過與基體分離的方式萌生裂紋。（5）試驗用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。關鍵詞：6005A鋁合金；疲勞強度；疲勞壽命