铝合金材料的疲劳性能测试研究
7475-T7351铝合金厚板的疲劳性能
7475-T7351铝合金厚板的疲劳性能陈军;段雨露;彭小燕;肖丹;徐国富;尹志民【摘要】通过金相显微镜(OM)、取向分布函数(ODF)及扫描电镜(SEM)研究25 mm厚7475-T7351铝合金板材的疲劳性能和裂纹扩展速率。
结果表明：板材的疲劳强度存在各向异性，横向疲劳强度为300 MPa，纵向疲劳强度为310 MPa，疲劳寿命均大于1×107 cycle。
板材在Kt=1、应力比R=0.1和应力强度幅度∆K=30 MPa·m1/2条件下，纵向疲劳裂纹扩展速率 da/dN 为2.73×10−3~4.41×10−3 mm/cycle ，横向疲劳裂纹扩展速率 da/dN 为5.76×10−3~8.22×10−3 mm/cycle。
疲劳裂纹主要在次表面的含O、Na、Cl非金属夹杂物处及粗大第二相处萌生，在疲劳裂纹扩展区可观察到大量疲劳条带，在瞬时断裂区，断口呈小韧窝和解理断裂的混合形貌。
%The optical microscopy, orientation distribution function and scanning electron microscopy were used to investigate the fatigue properties and the rate of fatigue crack growth of 7475-T7351 alloy plate with thickness of 25 mm. The results show that the fatigue strength is anisotropic for the plate, it is 300 MPa along the transverse direction and 310 MPa along the longitudinal direction, respectively, and the fatigue life is longer than 1×107 cycle. Under the conditions of Kt=1, stress ratio R=0.1 and stress intensity factor amplitude ∆K=30 MPa·m1/2, the fatigue crack growth rate da/dN along the longitu dinal and transverse direction are 2.73×10−3−4.41×10−3mm/cycle and 5.76×10−3−8.22×10−3 mm/cycle, respectively. The fatigue cracks mainly initiate on the non-metallic inclusions containing O, Na, Cl and coarse second phase on the sub-surface. A large number of striationsare observed in the fatigue propagation zone, and a mixture of small dimples and cleavage is observed on the fracture surface in the fatigue fracture zone.【期刊名称】《中国有色金属学报》【年(卷),期】2015(000)004【总页数】10页(P890-899)【关键词】7475铝合金;疲劳性能;各向异性;裂纹扩展速率【作者】陈军;段雨露;彭小燕;肖丹;徐国富;尹志民【作者单位】中南大学粉末冶金研究院，长沙 410083; 中南大学材料科学与工程学院，长沙 410083;中南大学材料科学与工程学院，长沙 410083;中南大学材料科学与工程学院，长沙 410083;中南大学材料科学与工程学院，长沙 410083;中南大学材料科学与工程学院，长沙 410083; 中南大学有色金属材料科学与工程教育部重点实验室，长沙 410083;中南大学材料科学与工程学院，长沙 410083; 中南大学有色金属材料科学与工程教育部重点实验室，长沙 410083【正文语种】中文【中图分类】TG174.3Al-Zn-Mg-Cu铝合金强度高、密度低，在航空工业中有着广泛的应用，特别是用作飞机的结构件。
7075_T651铝合金疲劳特性研究
第30卷 第4期2010年8月航 空 材 料 学 报J OURNAL OF A ERONAUT ICAL MAT ER I A LSV o l 130,N o 14 A ugust 20107075-T651铝合金疲劳特性研究韩 剑, 戴起勋, 赵玉涛, 李桂荣(江苏大学材料科学与工程学院,江苏镇江212013)摘要:在不同的应力幅值下测试了7075-T651铝合金的疲劳寿命,拟合试验数据得到合金S -N 曲线,估算疲劳极限为223M P a 。
用扫描电镜观察高低应力幅值下的疲劳试样断口,结果表明:合金的加工缺陷或粗大夹杂处往往为裂纹源,裂纹扩展伴随着小平面断裂的发生,高应力幅下疲劳裂纹扩展区出现犁沟和轮胎花样,而低应力幅下的疲劳裂纹扩展区中除有大量疲劳条带外,还出现了疲劳台阶和二次裂纹。
合金的疲劳瞬断区则存在着撕裂棱与等轴韧窝。
弥散分布的微小析出相对合金的疲劳性能有着积极的影响。
关键词:7075-T 651铝合金;S -N 曲线;疲劳断口DO I :1013969/j 1i ssn 11005-505312010141018中图分类号:TG146121 文献标识码:A 文章编号:1005-5053(2010)04-0092-05收稿日期:2009-04-21;修订日期:2009-06-16基金项目:国家863高技术研究项目(2007AA 03Z548)作者介绍:韩剑(1984)),男,硕士研究生,从事高强铝合金组织与性能方面的研究,(E -m a il)han ji an_m oon @yahoo .com .cn通讯作者:戴起勋,男,教授,博士生导师,(E -m ail)qxda i @u j s .edu .cn 。
7075合金是美国较早开发的一种铝合金,是航空航天领域广泛使用的一种轻型结构材料。
近年来,因其强度高、重量轻的特性也在其他领域得到广泛应用,例如攀岩设备及自行车零件都普遍使用7075铝合金[1~4]。
高速列车6005A铝合金型材焊接接头疲劳性能
０ 前
言
出现的一种新兴焊接技术 ｊ 。经过 ３ ０余年的发展 ， 激
光 一电弧复 合 焊 接技 术 已经 逐 渐 成 为 了一 种 高 效 率 、 低 变形 、 高冶金 质量 的新 兴焊 接 技术 ， 并 已经 在汽 车 制
造、 石油 化工 、 压力容器 、 造船 、 工程 机 械 、 航 空 航 天 等 领 域得 到 了一 定 的应 用 Ｊ 。激光 一电弧 复合 热 源 焊
１ ８ ２ ０ １ ３年 第 ４期
生产应用 俘 掳
１ ． ２ 试 验设 备
试 验所 用激 光器 为额 定功 率 ６ ｋ Ｗ 的光 纤激 光 器 ； 所 用焊 机 为 奥 地 利 Ｆ ｒ ｏ ｎ ｉ ｕ ｓ公 司 生 产 的 数 字 化 双 丝 ＭＡ Ｇ ／ ＭＩ Ｇ焊 机 ， 焊接过程采 用脉冲焊 ， 过渡形式 为 １ 滴／ 脉冲； 疲 劳测 试试 验 采 用 Ｐ Ｌ Ｇ一１ ０ ０型 高 频 疲 劳 试 验机 ； 采用 Ｊ Ｓ Ｍ 一６ ３ ６ ０ Ｌ Ｖ型 扫 描 电镜 观 察 疲 劳试 样 断
口的微 观形 貌 。
１ ． ３ 试 验方 法
的指定寿命为 １ × １ ０ 次循环下 ６ ０ ０ ５ Ａ铝合金双丝 Ｍ Ｉ Ｇ 焊接头的条件疲劳极限升降图 ， 图 ３中共有 ５级应力 水平 ， 有效 试 件数 为 １ ３个 ， 共有 ５个 子 样对 ， 因此 由升 降法确定的 ６ ０ ０ ５ Ａ铝合金双丝 Ｍ Ｉ Ｇ焊接头在指定寿命
俘 搭 生产应用
高速列车 ６ ０ ０ ５ Ａ 铝 合 金 型 材 焊 接 接 头 疲 劳 性 能
机 械 科 学研 究 院 哈 尔滨 焊接 研 究所 （ １ ５ ０ ０ ２ ８ ） 大 连 交通 大学 材 料科 学与 工程 学院 （ １ １ ６ ０ ２ ８ ）
铝合金材料力学性能测试及分析
铝合金材料力学性能测试及分析随着工业制造技术的不断发展，铝合金材料由于其优良的物理性能和机械性能，正在被越来越广泛地应用于汽车、航空航天、建筑等众多领域。
铝合金材料的力学性能测试及分析是对材料质量进行评估和选择的重要手段。
因此，本文将详细介绍铝合金材料力学性能测试及分析的相关内容。
一、铝合金材料力学性能测试的内容1. 静力学性能测试静力学性能测试主要包括拉伸性能和压缩性能测试。
拉伸实验是指在一定的试验条件下，通过施加拉力来测试材料的抗拉强度、屈服强度、断裂伸长率等力学性能指标。
而压缩实验是通过施加压缩力来测试材料的抗压强度、屈服压力等性能指标。
这些测试可以帮助评估铝合金材料的强度、韧性和抗变形能力，为材料的进一步应用提供有力的保障。
2. 动力学性能测试动力学性能测试主要包括冲击实验和疲劳实验。
冲击实验是通过施加高能量的冲击载荷，测试材料的抗冲击性能，以评估其在意外撞击等情况下的耐久能力。
而疲劳实验则是通过循环应力加载，测试材料的疲劳寿命和疲劳损伤机制，以评估其在长期使用时的耐久性能。
3. 硬度测试硬度测试是评估材料硬度的重要方法，可以通过多种方式进行，如布氏硬度、维氏硬度、洛氏硬度等。
硬度测试的主要目的是评估材料的抗划伤和抗磨损能力，为材料的设计和应用提供参考依据。
二、铝合金材料力学性能测试的方法1. 拉伸试验方法拉伸试验通常采用万能试验机进行，采用不同的夹具和夹持形式。
常用的夹具包括拉杆式夹具、平板式夹具和圆环式夹具。
夹具的选择与试件形状和尺寸有关，需根据具体情况进行选择。
2. 压缩试验方法压缩试验采用的夹具主要包括平板式夹具和球形夹具。
平板式夹具适用于长方形试件和方形试件的压缩实验，而球形夹具适用于圆形或球形试件的压缩实验。
3. 冲击试验方法冲击试验可以采用冲击试验机或冲击弓进行。
其中，冲击试验机属于高能量冲击载荷载荷，适用于厚度较大且较硬的材料，而冲击弓适用于薄板材料或塑料材料等。
4. 疲劳试验方法疲劳试验通常采用床式疲劳试验机进行，采用不同的试验方法，如振动法、单轴拉伸法、等幅间歇法等。
6061-T651铝合金力学性能测试及抗冲击性能研究
6061-T651铝合金力学性能测试及抗冲击性能研究本文是对6061-T651铝合金力学性能和抗冲击性能进行测试和研究的学术论文。
首先对实验方法进行介绍，接着分别进行力学性能和抗冲击性能的测试，最后对实验结果进行分析和总结。
一、实验方法采用拉伸试验机对6061-T651铝合金进行拉伸试验和冲击试验，测试其力学性能和抗冲击性能。
具体步骤如下：（1）拉伸试验将试样固定在拉伸试验机上，通过施加力来进行拉伸测试。
测试过程中，需要记录下拉伸过程中的位移和应力变化，以此计算出该铝合金的弹性模量、屈服强度、断裂强度等参数。
（2）冲击试验将试样固定在万能试验机上，通过施加冲击力来进行冲击测试。
在测试过程中，需要记录下试样受力时的位移量和冲击力大小，以此计算出该铝合金的冲击韧性。
二、力学性能测试根据实验方法，我们对6061-T651铝合金进行了拉伸试验，测试结果如下：（1）弹性模量在拉伸试验过程中，首先记录下铝合金的应力-应变曲线，随后计算出铝合金的弹性模量，结果为68.1GPa，符合该合金的理论值。
（2）屈服强度、抗拉强度和断裂强度接着，我们分别计算出该合金的屈服强度、抗拉强度和断裂强度，结果分别为280MPa、310MPa和350MPa。
可以看出，该合金的强度较高，适用于高强度要求的场合。
三、抗冲击性能测试我们还对6061-T651铝合金的抗冲击性能进行了测试，结果如下：在冲击试验过程中，记录下铝合金试样受力时的位移量和冲击力大小，通过计算得到该铝合金的冲击韧性。
实验结果显示，该铝合金的冲击韧性较高，能够承受较大的冲击力，适用于需要较高抗冲击能力的场合。
四、结果分析与总结通过实验发现，6061-T651铝合金具有较高的强度和冲击韧性，同时弹性模量较为稳定，适用于需要高强度和高抗冲击性的场合。
在实际应用中，要根据具体要求选择合适的铝合金材料，以确保产品的性能和品质。
铝合金疲劳极限 简单估算
铝合金疲劳极限简单估算1. 引言1.1 铝合金疲劳极限的定义铝合金疲劳极限是指在循环载荷作用下，铝合金材料发生疲劳破坏的极限应力水平。
疲劳极限是材料抗循环载荷疲劳破坏能力的一个重要参数，对于铝合金材料的耐久性能具有重要的指导意义。
铝合金疲劳极限受多种因素的影响，包括材料本身的组织结构、加载方式、载荷频率等。
研究铝合金疲劳极限不仅可以帮助我们了解材料在实际工程应用中的寿命及安全性，还可以指导工程设计和材料选择，提高产品的可靠性和使用寿命。
在实际工程中，准确估算铝合金疲劳极限是至关重要的。
通过合理选择试验方法和建立适当的模型，可以对铝合金疲劳极限进行简单而有效的估算。
这对于提高产品的安全性和可靠性具有重要意义。
深入研究铝合金疲劳极限的定义及影响因素，探讨简单的估算方法，并通过实验验证和案例分析，对于进一步提高铝合金材料的应用性能和开发新型铝合金产品具有重要意义。
1.2 研究意义铝合金疲劳极限的研究意义在于深入了解铝合金在长期应力加载下的性能表现，从而为工程设计和材料选择提供依据。
通过研究铝合金疲劳极限，可以评估材料在实际工程应用中的可靠性和安全性，从而设计出更加耐久和可靠的产品。
研究铝合金疲劳极限还可以为材料工程领域提供新的理论基础和方法，推动材料科学的发展。
通过深入研究铝合金疲劳极限，可以提高材料的使用效率，延长材料的使用寿命，减少资源的浪费，对节能环保具有积极的意义。
铝合金疲劳极限的研究意义重大，对提高材料的性能和推动材料科学的发展具有重要的意义。
2. 正文2.1 铝合金的基本特性铝合金是一种广泛应用于工业领域的金属材料，具有许多独特的特性。
铝合金具有较高的强度和硬度，即使在高温下也能保持较好的性能。
铝合金具有良好的抗腐蚀性能，能够在恶劣环境中长期保持稳定。
铝合金的密度较低，具有较轻的重量，有利于在产品设计中降低整体重量。
铝合金具有良好的可塑性和加工性，能够通过各种加工方法制造出复杂形状的产品。
常用铝合金结构疲劳强度评估标准的对比研究
常用铝合金结构疲劳强度评估标准的对比研究摘要：对常用铝合金结构疲劳强度评估标准进行了对比研究。
依次分析了不同标准中非焊接结构、焊接结构的疲劳等级分类的差异性；疲劳极限法和累积损伤法的技术路线及相关修正系数；不同标准中S-N曲线的差异性。
为工程项目标准的选择提供参考关键词：评估标准；疲劳极限法；累积损伤法；铝结构截止到2020年年底，全国高铁运营里程达到39052公里，地铁运营里程达到7545.5公里。
随着轨道交通运营里程的增长，轨道车辆服役环境也日益复杂，部分车体结构的薄弱位置出现疲劳裂纹，危害列车运营安全。
本文从焊接接头分类、评估方法等方面入手，对比研究了轨道交通领域常用的铝结构疲劳强度标准的差异性，为工程项目标准的选择提供参考。
1非焊接结构疲劳等级对比DVS1608标准[1]中铝合金非焊接结构疲劳性能的评估方法与IIW2008标准[2]、BS EN1999-1-3标准[3]有较大差异。
DVS1608标准考虑了材料厚度、材料状态、抗拉强度、表面粗糙度等参数对其疲劳性能的影响。
DVS1608标准给出了16种轨道车辆领域常用牌号铝合金结构不同参数条件下的疲劳性能参数。
具体见DVS1608标准Table 4。
IIW2008标准将铝合金结构疲劳性能分为三个等级，即NO.111接头AA5000/6000系列铝合金型材及板材（FAT71)、NO.111接头AA7000系列铝合金型材及板材（FAT80)、NO.122接头经过机械加工的板材（FAT40）。
BS EN1999-1-3标准中接头1.1-1.6描述了不同工艺标准的板材及型材、钻孔板材、表面不规则板材的疲劳性能参数，其中7020系列铝合金的疲劳性能优于其它铝合金；接头15.1-15.2给出了螺栓孔的疲劳性能。
上述三种标准从不同的角度描述了铝合金结构的疲劳性能。
DVS1608标准同时兼顾铝合金结构的多种参数,细致的描述了其疲劳性能。
IIW2008标准、BS EN1999-1-3标准简单考虑了材料类型对疲劳性能的影响，同时也考虑了使用时加工工艺对疲劳性能的影响。
7050铝合金Ⅰ-Ⅱ复合型疲劳裂纹研究
doi: 10.11857/j.issn.1674-5124.20200300807050铝合金Ⅰ-Ⅱ复合型疲劳裂纹研究王连庆1， 可 进2,3， 王红缨1(1. 北京科技大学 新金属材料国家重点实验室，北京 100083; 2. 北京科技大学数理学院，北京 100083;3. 中建三局工程设计有限公司，湖北 武汉 430000)摘 要: 为研究7050铝合金在Ⅰ-Ⅱ型复合加载下疲劳裂纹扩展规律，在Amsler HFP5000高频试验机上利用Richard 加载装置，完成紧凑拉剪（CTS ）试样疲劳裂纹扩展试验，利用有限元对Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹进行数值模拟，采用APDL 命令流计算不同裂纹长度的应力强度因子，并引入最大周向应力准则计算裂纹扩展角，用有限元计算等效应力强度因子，并绘制不同加载角下的疲劳裂纹扩展速率曲线，在扫描电镜下观察裂纹扩展断口，分析断口形貌。
研究结果表明：有限元数值模拟预测Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹扩展角与试验值基本一致；引入当量应力强度因子后不同加载角下的I-Ⅱ型裂纹扩展速率曲线与Ⅰ裂纹的曲线基本重合；扫描电镜下疲劳断口为准解理断裂，断口的粗糙度与加载角有关，加载角越小，断口表面越粗糙。
关键词: Ⅰ-Ⅱ复合加载; 裂纹扩展路径; 裂纹扩展速率; 断口形貌中图分类号: O346.1文献标志码: A文章编号: 1674–5124(2021)01–0139–08Investigation on mixed mode Ⅰ-Ⅱ fatigue crack of 7050 aluminum alloyWANG Lianqing 1, KE Jin 2,3, WANG Hongying 1(1. The State Key Lab for Advanced Metals & Materials, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China; 2. School of Mathematics and Physics, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China; 3. China Construction Third Bureau Engineering Design Co., Ltd., Wuhan 430000, China)Abstract : In order to investigate the fatigue crack growth of 7050 aluminum alloy under mixed mode Ⅰ-Ⅱloading, the fatigue tests of crack propagation were carried out on Amsler HFP5000 machine by using CTS test specimens and the Richard loading device. The numerical simulation of mixed mode Ⅰ-Ⅱ fatigue crack was carried out by using the finite element method, the stress intensity factor of different crack length was calculated by using APDL command flow, the crack growth angle was calculated by using the maximum hoop stress criterion, and the curves of fatigue crack growth were drawn. The fracture surface was observed by using SEM, and the fracture morphology was analyzed. It was found that the crack growth angle under mixed mode Ⅰ-Ⅱ loading calculated by using FEM numerical simulation is basically consistent with the experimental value. The curves of crack growth rate under different loading angles are basically coincident with that of type Ⅰ crack after introducing the equivalent stress intensity factor. The fatigue fracture is quasi-cleavage fracture under SEM, the roughness of fracture is related to the loading angle, and the smaller the loading angle is, the收稿日期: 2020-03-18；收到修改稿日期: 2020-06-24基金项目: 国家自然科学基金委大科学装置联合基金培育项目（U2032121）作者简介: 王连庆（1967-），男，黑龙江安达市人，高级工程师，博士，主要从事材料疲劳断裂测试与研究。
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铝合金材料的疲劳性能测试研究在现代制造业中，铝合金材料被广泛应用于多种领域，如航空
航天、汽车制造、建筑工程等。
铝合金材料的强度和重量比例高，可耐高温、耐腐蚀、可塑性和韧性好，成为了现代工业中不可或
缺的材料之一。
然而，与其他材料一样，铝合金材料也存在着使
用寿命和疲劳性能的问题。
疲劳是指在受到反复加载和卸载的情况下，产生的材料损伤，
最终导致裂纹、分离和失效。
对于工程领域中的材料来说，疲劳
失效对结构的稳定性和可靠性具有重要影响。
因此，研究材料的
疲劳性能是保证工程结构安全和可靠的必要条件。
铝合金材料的疲劳性能测试是评估材料疲劳强度和失效寿命的
标准化测试方法。
通过进行疲劳性能测试，可以评估材料在不同
工作负荷下的疲劳寿命和适用条件，以了解材料的疲劳特点和机
制并提高工程结构的安全性。
目前，常见的铝合金材料疲劳性能测试方法主要包括拉伸疲劳
试验和弯曲疲劳试验。
拉伸疲劳试验是通过施加周期性的拉力来
破坏试样，以分析抗拉疲劳强度和疲劳寿命。
而弯曲疲劳试验则
是通过周期性的弯曲负载来破坏试样，以分析其抗弯曲疲劳强度
和疲劳寿命。
不同的铝合金材料在疲劳性能测试中表现出不同的特点。
例如，铝-锂合金的疲劳性能较好，其拉伸疲劳寿命比纯铝增加约30％，
而弯曲疲劳寿命比纯铝高出60％，这是由于铝-锂合金的强度和硬
度高且具有良好的可塑性和韧性所致。
相比之下，铝-镁合金的疲
劳性能比较差，其拉伸疲劳强度和疲劳寿命都比纯铝低，但弯曲
疲劳强度和寿命则比纯铝高出一些。
此外，铝合金材料的疲劳性能还受到多种因素的影响，如材料
的化学成分、微观结构、热处理工艺、表面处理等因素，以及不
同应变率、温度和湿度等试验条件的影响。
因此，在进行铝合金材料的疲劳性能测试时，需要根据具体情
况设计合适的试验方法和模拟参数。
同时，也需要对测试结果进
行充分的分析和解释，以了解铝合金材料的疲劳特性和机制。
总之，铝合金材料的疲劳性能测试是保证工程结构稳定性和可
靠性的重要手段。
通过对材料的疲劳性能进行测试和研究，可以
为材料的优化设计和工程结构的可靠性保证提供重要参考。