6N01鋁合金型材及其焊接接頭疲勞性能預(yù)測研究.pdf

1、A6N01-T5大型擠壓型材是日本為高速列車開發(fā)的用于車體側(cè)墻等位置的中強(qiáng)鋁合金材料。它具有擠壓性好，可焊性好等一系列優(yōu)點(diǎn)。我國高速機(jī)車國產(chǎn)化要求的日益緊迫，而國產(chǎn)的該種型材仍存在質(zhì)量不穩(wěn)定的問題，因此需要在機(jī)車制造前后對原材料和最終焊接成品進(jìn)行嚴(yán)格檢驗(yàn)。不同于其他性能，疲勞性能的檢驗(yàn)所需時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出實(shí)際生產(chǎn)的需要。因此，開發(fā)出一種對型材及其焊接接頭的疲勞性能進(jìn)行快速判斷的方法成為亟待解決的問題。
　　解決這個(gè)問題的關(guān)鍵是利用可快

2、速獲得實(shí)驗(yàn)結(jié)果的方法代替疲勞試驗(yàn)。所采用的方案是利用斷口分析了解疲勞性能存在差異的試件間在疲勞斷裂過程中各自的特點(diǎn)，指導(dǎo)尋找材料的疲勞性能與其他各種性能的對應(yīng)關(guān)系，并利用這些性能定性判斷疲勞性能的優(yōu)劣。最終獲得了A6N01-T5鋁合金型材及其焊接頭各方面的性能特點(diǎn)以及它們與疲勞性能的關(guān)系，為預(yù)測材料的疲勞性能提出了一種新的思路。主要的研究工作及結(jié)論包括：
　　考察了A6N01-T5大型擠壓型材疲勞性能與其他各種性能的關(guān)系。研究發(fā)現(xiàn)

3、，靜載斷口與疲勞斷口對應(yīng)關(guān)系明確，疲勞斷口和靜載斷口的形貌特征隨疲勞性能的變化呈現(xiàn)出明顯的演變規(guī)律；靜載強(qiáng)度，硬度，夾雜相和沉淀相均與疲勞性能有良好的對應(yīng)；不同批次材料出現(xiàn)性能差異的主要原因是熱處理狀態(tài)的微小差異。因此可以利用靜拉伸試驗(yàn)，顯微組織分析以及超聲掃描對型材的疲勞性能進(jìn)行初步的定性判斷。
　　考察了型材熔合口與正常部位性能的差異。研究發(fā)現(xiàn)，熔合口硬度稍低，組織不均勻，夾雜相分布凌亂；含有熔合口試件靜載斷口出現(xiàn)大量二次裂紋

4、；較大的熔合口范圍與較弱的疲勞性能相對應(yīng)。因此可利用強(qiáng)度硬度測試，超聲掃描判斷熔合口的質(zhì)量，輔助判斷材料的整體性能。
　　考察了影響型材焊接接頭疲勞性能的各種因素。研究發(fā)現(xiàn)，母材熱處理狀態(tài)的微小差異對焊縫的組織無影響；由于過時(shí)效熱影響區(qū)出現(xiàn)軟化，影響靜載斷裂，對疲勞斷裂無明顯影響；疲勞斷口特點(diǎn)與斷裂位置有關(guān)；焊縫的幾何形狀以及位于焊縫表面和焊趾處的焊接缺陷是影響焊件疲勞性能的主要原因。焊后可通過焊接缺陷檢驗(yàn)和焊縫幾何形狀測量初步判