6082鋁合金焊接接頭疲勞性能的研究

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1、分類(lèi)號(hào)______________________________密級(jí)______________________________ＵＤＣ______________________________編號(hào)______________________________碩士學(xué)位論文6082鋁合金焊接接頭疲勞性能的研究學(xué)位申請(qǐng)人：封亞明學(xué)科專(zhuān)業(yè)：材料科學(xué)與工程指導(dǎo)教師：何柏林教授答辯日期：獨(dú)創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文是我個(gè)人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。盡我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和

2、致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表和撰寫(xiě)的研究成果，也不包含為獲得華東交通大學(xué)或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書(shū)所使用過(guò)的材料。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。本人簽名_______________日期____________關(guān)于論文使用授權(quán)的說(shuō)明本人完全了解華東交通大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：學(xué)校有權(quán)保留送交論文的復(fù)印件，允許論文被查閱和借閱。學(xué)?？梢怨颊撐牡娜炕虿糠謨?nèi)容，可以采用影印、縮印或其他復(fù)制手段保存論文。保密的論文在解密后遵守此

3、規(guī)定，本論文無(wú)保密內(nèi)容。本人簽名____________導(dǎo)師簽名__________日期___________摘要6082鋁合金焊接接頭疲勞性能的研究摘要隨著汽車(chē)和鐵路機(jī)車(chē)車(chē)輛高速化和輕量化的到來(lái)，鋁合金由于其密度小、比強(qiáng)高以及耐腐蝕性能好等優(yōu)點(diǎn)，成為實(shí)現(xiàn)鐵路車(chē)輛高速輕量化的一種主要材料。在焊接結(jié)構(gòu)件中，焊接接頭是構(gòu)件最薄弱的部位，因此研究如何提升焊接接頭疲勞壽命的相關(guān)方法就顯得尤為重要。本文以高速列車(chē)車(chē)體用6082鋁合金作為試驗(yàn)材料，并采用超聲沖擊技術(shù)和磨平焊縫余高技術(shù)對(duì)6082鋁合金焊接接頭進(jìn)行

4、處理，分析超聲沖擊處理以及磨平焊縫余高處理對(duì)焊接接頭疲勞性能的影響；借助掃描電子顯微鏡來(lái)觀察疲勞斷口形貌，分析試樣的疲勞失效模式；借助金相顯微鏡、顯微硬度測(cè)試儀、殘余應(yīng)力分析儀，探究超聲沖擊處理6082鋁合金焊接接頭過(guò)后，其表面塑性變形、表面硬度及殘余應(yīng)力的變化；通過(guò)透射電鏡觀察沖擊后表面的微觀組織結(jié)構(gòu)，對(duì)超聲沖擊細(xì)化晶粒過(guò)程進(jìn)行分析。得出結(jié)果表明：（1）在加載頻率為10Hz，應(yīng)力比為0.1的情況下，將三組試樣試驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制成S-N曲線(xiàn)，得出焊態(tài)試樣的焊接疲勞曲線(xiàn)方程為Y=-39.72lg(N)+33

5、3.84；無(wú)余高焊態(tài)試樣的疲勞曲線(xiàn)方程為Y=-30.41lg(N)+300.85；超聲沖擊態(tài)試樣疲勞曲線(xiàn)方程為Y=-41.12lg(N)+352.01；（2）無(wú)余高接頭試樣和超聲沖擊態(tài)試樣的疲勞強(qiáng)度相比于原始焊態(tài)試樣都有明顯的提高。三組試樣在2×106疲勞循環(huán)次數(shù)下對(duì)應(yīng)的疲勞強(qiáng)度分別為：焊態(tài)試樣疲勞強(qiáng)度為83.60MPa，無(wú)余高焊態(tài)試樣疲勞強(qiáng)度為109.27MPa，超聲沖擊態(tài)試樣疲勞強(qiáng)度為92.95MPa，磨平焊縫余高和超聲沖擊處理后其疲勞強(qiáng)度相對(duì)于焊態(tài)試樣疲勞強(qiáng)度分別提高了約30.71%和11.1

6、8%；（3）焊態(tài)試樣大多斷于焊趾處，該處由于焊縫余高以及焊接缺陷的影響，容易產(chǎn)生較大的應(yīng)力集中；超聲沖擊過(guò)后，焊趾處應(yīng)力集中有所改善，還是無(wú)法消除該處的應(yīng)力集中，導(dǎo)致超聲沖擊過(guò)后疲勞裂紋源仍萌生于焊趾處，表明超聲沖擊處理只能提高接頭疲勞壽命，并不會(huì)改變焊接接頭的疲勞失效機(jī)理；無(wú)焊縫余高試樣大多斷于母材圓弧過(guò)渡處，磨平焊縫余高后，焊縫處的應(yīng)力集中可以得到大幅度的降低，而母材圓弧過(guò)渡處還存在應(yīng)力集中，導(dǎo)致裂紋源萌生于該處；（4）裂紋擴(kuò)展區(qū)均呈現(xiàn)解理河流花樣，出現(xiàn)不規(guī)則的撕裂棱線(xiàn)條，同時(shí)伴有解理臺(tái)階和二次

7、裂紋；瞬斷區(qū)主要表現(xiàn)為大小不一的等軸韌窩形貌，表明6082鋁合金焊接接頭的疲勞斷裂為準(zhǔn)解理斷裂；（5）超聲沖擊過(guò)后，通過(guò)掃描電鏡的觀察，可以看到表面形成了一層明顯的塑性I摘要變形層，在裂紋源附近存在二次裂紋，二次裂紋可以延緩疲勞裂紋擴(kuò)展，起到提高疲勞壽命的效果；（6）超聲沖擊處理能夠在6082鋁合金表面輸入高的能量，使得近表層晶粒產(chǎn)生劇烈的塑性變形，產(chǎn)生流變組織。沖擊參數(shù)為1.0A/2min、1.0A/5min、1.5A/2min、1.5A/5min時(shí)，變形層厚度分別為35μm、45μm、40μm、

8、60μm左右；（7）焊態(tài)試樣大板的橫、縱向殘余應(yīng)力依次為63.8MPa和65.3MPa；沖擊后大板的橫縱向殘余應(yīng)力分別為-52.1MPa和-29.6MPa；大板經(jīng)線(xiàn)切割機(jī)切成小板后會(huì)釋放一些殘余應(yīng)力，表現(xiàn)為焊態(tài)小板的橫縱向殘余應(yīng)力依次為32.8MPa和34.6MPa，沖擊過(guò)后橫縱向的殘余應(yīng)力分別為-46.2MPa和-33.4MPa，可見(jiàn)超聲沖擊后焊趾部位的殘余拉應(yīng)力得到有效的消除，并引入了有益的殘余壓應(yīng)力，可以有效地提高焊接接頭疲勞壽命；（8）從超聲沖擊表層組織的透射