温度梯度瞬时液相扩散连接7075-T6铝合金的疲劳性能（英文）

以液态镓为中间层过渡相,研究温度梯度瞬时液相(TGTLP)扩散连接7075-T6铝合金的疲劳性能。疲劳试样在460°C和10 MPa下扩散连接10 min。扩散连接样品在465°C均匀化2h后进行T6热处理。7075-T6铝合金在90 MPa下的疲劳寿命为107循环,而在此应力水平下,扩散连接样品的疲劳寿命为1.2×106循环,为7075铝合金疲劳寿命的10%。采用扫描电镜对7075铝合金和扩散连接样品的疲劳断口进行分析,以确定两种合金的形核位置和裂纹生长阶段。     

一种Al-Cu-Mg-Zr合金的疲劳裂纹扩展行为研究

研究热处理状态、应力比和试样取向等对含Zr的Al-Cu-Mg系铝合金疲劳裂纹扩展行为的影响.结果表明,T3、T4两种热处理状态试样的疲劳裂纹扩展速率没有明显差别;L-T方向和T-L方向的试样也有大致相同的疲劳裂纹扩展速率;应力比R对疲劳裂纹扩展行为有明显影响,高应力比下的疲劳裂纹扩展速率明显快于低应力比条件下的扩展速率,并且高应力比下的疲劳裂纹扩展在较小的△K值下进入快速扩展阶段,并很快断裂.在较低的△K水平下应力比的影响与裂纹闭合效应有关.     

单、多轴混合加载下GH4169合金的高温疲劳特性

利用拉扭薄壁管疲劳试样,在应变控制拉扭循环加载下对高温合金材料GH4169的多轴循环特性进行了实验研究,高温疲劳实验过程中,采用单、多轴混合加载路径对薄壁管疲劳试件进行加载,通过连续记录拉与扭的应力响应值研究了变幅高温多轴疲劳特性,结果表明,在高温低周单、多轴混合疲劳块载荷加载下,试件的疲劳寿命与应力响应特性不但取决于应变加载路径,而且与加载路径的排列顺序和加载参数的大小有关。     

挤压AZ31B镁合金多轴疲劳寿命预测

采用挤压AZ31B镁合金薄壁圆筒试样.分别进行了单轴和多轴加载下的对称应变控制疲劳实验.研究了不同加载路径对疲劳寿命的影响.单轴加载包括对称拉压和扭转路径,多轴加载包括45°比例加载和90°非比例加载路径.结果表明,在加微的等效应变幅值为0.3%—0.55%附近,4冲加载路径下的应变-寿命曲线均出现了不连续的拐点;比例加载路径在等效应变幅大于0.45%时疲劳寿命最高,拉压路径在等效应变幅小于0.45%时疲劳寿命最高;非比例加载路径的疲劳寿命最低.使用基于临界平面法的多轴疲劳模型FS,SWT以及修正SWT分别预测了各个路径加载下的疲劳寿命.预测结果表明,SWT模型对于拉压和循环扭转加载下寿命预测结果误差较大;FS模型与修正SWT模型可以较好地预测挤压AZ31B镁合金各个路径加载下的疲劳寿命.     

激光温喷丸诱导的铝合金焊接接头表面残余应力稳定性研究

研究激光温喷丸强化铝合金焊接接头的表面残余应力释放规律及其对疲劳寿命的影响。以6061-T6铝合金焊接接头为研究对象,分别采用激光温喷丸和常温激光喷丸强化处理,围绕抗拉疲劳寿命与残余应力释放规律开展研究。使用XRD衍射方法检测疲劳过程中焊缝及热影响区的残余压应力,研究激光温喷丸诱导残余压应力的释放规律,并基于J-C本构模型推导循环载荷作用下残余应力释放的分析模型。在应力比0.1,最大应力120 MPa,频率10Hz,拉拉正弦波加载条件下,比较测试激光温喷丸、激光喷丸和未喷丸试样的抗拉疲劳寿命。结果表明,激光温喷丸诱导的铝合金焊接接头表面残余应力稳定性大幅提高,并最终显著提高了接头的疲劳寿命。     

高速微粒轰击对微弧氧化铝合金疲劳性能的影响

以获取高性能微弧氧化陶瓷膜,且不降低基体铝合金的抗疲劳性能为目标,采用高速微粒轰击处理工艺和微弧氧化处理工艺制备了未处理、高速微粒轰击处理、微弧氧化处理、高速微粒轰击+微弧氧化处理复合处理4种状态的试样,通过疲劳试验机对其疲劳寿命进行了测试;同时,采用TEM和XRD残余应力测试仪等分析方法对试样的表层微观组织结构和残余应力进行了观察与测试。结果表明:加载载荷较高时,4种试样疲劳寿命基本相同,寿命较短;加载载荷较低时,微弧氧化处理铝合金的疲劳寿命明显低于未处理试样,高速微粒轰击处理导致的微观组织结构细化和形成的残余压应力可以有效抑制疲劳裂纹的萌生和扩展,使未处理和微弧氧化铝合金的疲劳寿命均得到有效提高,这2种高速颗粒轰击处理过的试样的疲劳寿命均高于未处理试样,这表明高速颗粒轰击强化处理可有效提高低应力水平时微弧氧化铝合金的疲劳寿命。     

美国海军新型飞机上用的6013铝合金板

近期研制成功的6013-T6铝合金板材已被美国海军选作P-7A飞机机身蒙皮板及一些其他应用件的材料,取代了以前惯用的2024-T3包铝板材。6013-T6合金具有很好的耐蚀性,这一点与老牌的同系合金6061相似,因此不用包铝。该合金的疲劳强度、疲劳裂纹扩展速率和断裂韧性均优于2024-T3的。用6013合金取代2024合金还能降低成形零部件的加工成本,因为6013合金易于在T4状态下成形,随后就可轻易地时效到T6状态,这样就避免了象2024合金那样昂贵的热处理及矫直工序。     

自然环境-疲劳交替作用对2024典型连接结构累积损伤的影响研究

目的 揭示自然环境和疲劳交替作用下，2024典型连接结构环境损伤规律与损伤机制。方法 采用静态暴露试验和静态暴露-疲劳交互试验，对比研究2024典型连接结构的累积损伤特性和疲劳寿命退化规律。通过电液伺服材料试验机测试不同试验周期的试样疲劳寿命，利用环境扫描电镜（SEM）和金相显微镜（OM）观察和表征试样疲劳断口形貌及微观腐蚀特征，利用X射线应力分析仪测量了周期加载引起的孔边残余应力变化。结果 金相分析结果表明，周期疲劳加载对2024连接结构的腐蚀损伤进程有一定加速性，交互试验2年的腐蚀深度（51.9 μm）大于静态暴露试样（47.0 μm）。中值疲劳寿命变化曲线显示，相同环境腐蚀条件下，静态暴露的试样疲劳寿命较“疲劳+静态暴露”交互试验方式有所提高，裸材试样的中值疲劳寿命约为交互试验的1.5～2.3倍，带涂层试样的中值疲劳寿命约为交互试验的1.1～1.4倍。紧固孔周边残余应力检测数据表明，受外加交变应力和环境腐蚀的叠加作用，孔边残余压应力逐渐减小，产生局部塑性变形，这会对疲劳寿命造成不利影响。结论 “疲劳+静态暴露”交互试验条件下的试样疲劳寿命退化与低载锻炼效应和电化学效应相互竞争、孔边残余压应力变化及微动磨损密切相关，从而呈现出先升高、后小幅振荡下降的趋势。     

不同加载应力下6061-T6铝合金挤压型材的疲劳断口研究

对6061-T6铝合金挤压型材进行了轴向拉伸疲劳试验,在加载应力121～198 MPa下测定其S-N(应力-循环次数)曲线,并对高应力(198 MPa)和低应力(130 MPa)下铝合金疲劳断口形貌特征进行分析。结果表明:6061-T6铝合金挤压型材疲劳寿命随加载应力增大而减小,其条件疲劳极限为127 MPa。随着加载应力增大,疲劳裂纹萌生呈现多源性,疲劳裂纹扩展区面积减小,裂纹扩展第一阶段的裂纹偏转更加剧烈,疲劳条带宽度增加。     

预应力腐蚀对2A12-T4铝合金疲劳寿命的影响

进行了两种温度三种应力水平下2A12-T4铝合金试样在EXCO溶液中不同浸泡时间的预应力腐蚀试验,而后进行疲劳试验至试件断裂。采用多元方差分析,确定了腐蚀温度、浸泡时间和应力水平是影响试件疲劳寿命的显著因素,三者的共同作用会加剧试样的腐蚀,降低试样的疲劳寿命。根据试验结果,采用回归算法,建立了以腐蚀温度、浸泡时间和应力水平三参数表征的剩余疲劳寿命计算模型,理论值与试验值对比,二者误差约为25%。通过扫描电镜观察,分析了腐蚀温度、浸泡时间和应力水平对试件微观损伤的机理。     

直流脉冲电流对铝合金的损伤修复和电阻评估

用拉伸试验对4043和2024T4铝合金造成损伤和冷加工硬化,施加的应力处于屈服强度和抗拉强度之间.2024 T4铝合金在225MPa下循环到其半寿命(85 000次)造成疲劳损伤.被损伤的试件用直流电脉冲处理.用电桥分别测量原始试件、损伤试件和电脉冲处理试件的电阻.结果表明,随着脉冲处理时间的增加,4043铝合金拉伸造成损伤的试件延伸率增加,屈服强度和抗拉强度减小;0.5 s脉冲处理试样的力学性能十分接近未损伤试样的性能.2024T4铝合金的疲劳损伤试件经0.8s电脉冲处理后的寿命显著提高.经过疲劳或拉伸损伤的铝合金电阻明显增加,再经电脉冲处理后电阻减小,但是其电阻仍高于原始试件.处理时间对最终的电阻值影响很小,但是力学性能随处理的时间不同差别很大.虽然电阻可描述铝合金的损伤,但是它对力学性能不十分敏感,因此电阻不是一个很好的表证损伤愈合的方法.组织观察显示,经过电脉冲处理后损伤得到部分愈合,并存在再结晶现象.     

Aluminum alloy 6013 sheet for new U.S. Navy aircraft

The recently developed aluminum alloy 6013-T6 has been selected for the fuselage skin and other applications on the U.S. Navy’s P-7A airplane, in place of the traditional 2024-T3 clad sheet. Alloy 6013-T6 is naturally corrosion resistant, like the well-established alloy 6061, and hence is used unclad. Its fatigue strength, fatigue crack growth and fracture toughness compare favorably with 2024-T3. Replacement of alloy 2024 with alloy 6013 also reduces manufacturing costs for formed parts, because 6013 is readily formed in the T4 temper, then simply aged to T6, thus avoiding the costly heat treatments and straightening required for alloy 2024.     

TC4钛合金的多轴高周疲劳损伤及强度退化研究

不同工况下TC4(Ti-6Al-4V)钛合金疲劳累积损伤及强度退化存在较大差别。为了充分表征载荷参数的影响,基于Chaboche损伤模型以及改进的多轴疲劳损伤准则,提出新的强度退化模型,开展了TC4钛合金的多轴高周疲劳(HCF)寿命预测和强度退化评估。首先,开展TC4合金在一系列加载路径下的多轴比例和非比例疲劳试验。将Chaboche非线性损伤准则和临界平面法与提出的损伤控制参数相结合,描述了TC4合金的非线性疲劳损伤计算和寿命预测。其次,进一步建立了基于累积损伤的非线性强度退化模型,并证明了该模型在不同载荷工况下均可以获得更高的精度。实验结果表明,由于考虑载荷参数的影响,提出的TC4钛合金疲劳寿命与强度退化预测结果精度远高于其他的预测模型。     

铝合金激光冲击强化技术的研究

对激光冲击诱导的应力波峰值压力进行了理论估算，提出了激光参数的选择原则。对铝合金２０２４Ｔ６２进行的激光冲击试验的结果表明，经冲击试件的疲劳寿命获得了很大程度的提高。最后对激光冲击强化的机理进行了初步分析。     

Prior corrosion and fatigue of 2024-T3 aluminum alloy

Pit-to-crack transition experiments were conducted on two thicknesses of 2024-T3 aluminum alloy. Specimens were corroded using a 15:1 ratio of 3.5% sodium chloride solution and hydrogen peroxide prior to fatigue loading. Cracks originating from corrosion pits were visually investigated using various microscopy techniques in order to gain insight into the pit-to-crack transition process.All pre-corroded specimens in this study fractured from cracks associated with pitting. Pit-to-crack transition was successfully observed using digital video techniques. The more aggressively corroded 2024-T3-4.064 mm specimens experienced more of an overall fatigue life reduction than 2024-T3-1.600 mm specimens. Results indicated that quantities such as pit surface area and surrounding pit proximity are as important as pit depth in determining when and where a crack will form.     

Comparison of corrosion- fatigue properties of precorroded 6013 bare and 2024 bare aluminum alloy sheet materials

The corrosion- fatigue resistance of precorroded 6013 bare and 2024 bare aluminum alloy sheet materials was evaluated to compare the effect of corrosion on initiation and propagation of fatigue cracks. The specimens were precorroded in 3.5% NaCl water solution per ASTM G 44 for periods of 4 and 30 days, and then were subjected to cyclic testing to failure in a 3.5% NaCl corrosive environment. The notched 6013 specimens showed better corrosion- fatigue resistance for the longer exposure time only. In all other cases, the 2024 material had better resistance. Fractographic and microstructural examinations sug-gested that the lower corrosion- fatigue life of the 6013 alloy is due to intergranular corrosion. Although the surface corrosion (pitting) on the 2024 alloy appeared severe, there was little evidence of intergranu-lar corrosion in this alloy.     

多轴载荷下ZL101铝合金的低周疲劳行为

研究不同等效应变幅下ZL101铝合金在多轴比例和非比例载荷下的低周疲劳行为,并用透射电镜观察合金的疲劳行为中的位错结构。结果表明：合金在两种加载方式下均表现为循环硬化;在非比例载荷下合金表现出附加强化,但程度不明显;合金的疲劳寿命随等效应变幅的增加而降低,合金在非比例加载下的疲劳寿命低于比例加载时的疲劳寿命。对位错结构的观察表明,随等效应变幅度的提高,合金的低周疲劳位错结构从交叉位错带转化为位错胞,合金在非比例加载下更易形成位错胞结构。     

基于ANSYS Workbench铝合金双轴疲劳试验仿真研究

主要以国家重大工程专项子项目《铝合金双轴额定细节疲劳强度试验研究》为依托,以十字形铝合金薄板试件为研究对象,利用有限元软件ANSYS Workbench建模并进行数值模拟,侧重研究十字形铝合金在0°、90°及180°三种相位差交变循环载荷作用下的应力分布、变形情况及疲劳寿命,比较分析了铝合金在不同相位差下双轴受力情况的差异,并对可视化的图形图像和计算结果进行了分析。通过与试验的对比确定了实际变形和理论分析基本一致,表明在ANSYS Workbench中建立的十字形铝合金试件模型是准确且可信的。在双轴疲劳试验中,应重点监控该十字形铝合金的中间圆孔区域,为大飞机用铝合金结构设计与强度评估提供了基础的技术支持。     

热处理对AE42压铸镁合金低周疲劳行为的影响

研究了固溶+时效处理(T6)对AE42压铸镁合金在疲劳加载条件下的循环应力响应行为、疲劳寿命以及断裂行为的影响。结果表明,压铸态和固溶+时效态的AE42镁合金均表现为循环应变硬化,固溶+时效处理可导致AE42压铸镁合金的循环应力幅有所提高,并可有效提高AE42压铸镁合金的疲劳寿命。疲劳断口形貌观察结果表明,疲劳裂纹萌生于疲劳试样的表面,并以穿晶方式扩展。     

铝合金 TIG 焊接接头喷射式微弧氧化腐蚀疲劳性能研究

目的研究铝合金TIG焊接接头经喷射式微弧氧化后对腐蚀条件下疲劳寿命的影响,为延长焊接接头的使用寿命提供一种有效的方法。方法采用TIG焊对5083铝合金进行焊接,观察焊接接头的组织结构,测试焊接接头的显微硬度距焊缝中心的分布情况;通过喷射式微弧氧化方法处理焊接接头,考察陶瓷层的生长曲线和截面纳米硬度;在最大载荷量为7,8,9 k N的条件下,分别对微弧氧化处理与未处理的焊接试样预腐蚀168 h后进行等幅拉伸疲劳实验,对比两种试样拉断时的循环次数。结果铝合金焊接接头呈现不均匀性,微弧氧化后接头陶瓷层均一性较好;陶瓷层厚度增长呈现先快后慢的趋势,表面粗糙度与厚度相关,呈近似线性增长;7,8,9 k N的载荷下,未处理的焊接接头相比于喷射式微弧氧化的接头,疲劳寿命分别降低50.7%,58.3%,64.9%。结论采用喷射式微弧氧化处理可改善铝合金TIG焊接接头的表面状态,阻隔外界腐蚀介质对焊接基体的侵蚀,提高其在预腐蚀和交变应力条件下的疲劳寿命,延长结构零件的使用寿命。