7N01铝合金材料疲劳失效分析及防护措施摘要：以A7N01-T5铝合金为研究对象进行疲劳试验，并对断后试样进行断U扫描，从微观分析疲劳裂纹的形成机理，分析疲劳断U疲劳源区特征，最终得出裂纹的形成有三种机理，即表面滑移带开裂、固体夹杂物和加工缺陷引起的应力集中，从材料质量、设计和工艺三方面进行研究，提出铝合金材料防护措施，提高材料疲劳性能的方法，延长疲劳裂纹的起始寿命。本文采集自网络，本站发布的论文均是优质论文，版权和著作权归原作者所有。关键词：铝合金；疲劳失效；裂纹；防护：TB文献标识码：Adoi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2017.08.0981序言在工程应用中，结构件所受的应力总是低于材料的屈服强度，在该应力下材料既不会发生塑性变形，更不会发生断裂，但是在应力重复作用下，即使所受的应力低于屈服强度，材料有可能发生断裂。自19世纪德国工程师Whler为解决火车轴断裂问题，在控制载荷的条件下测定第一条疲劳寿命曲线（S-N曲线）以来，对材料和结构件的疲劳研究己有160多年的历史。材料时效包括疲劳失效，仍是造成重大经济损失的一个原因，其中疲---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---劳失效占总数的80%以上。1983年美国商务部和国家标准局完成研究报告表明，每年巾于材料失效而造成的经济损失，按1982年美元值计算，达到1190亿美元，约占美国国内生产总值的4%。研究认为更好的应用现有技术进行材料防护可以消除约1/3的经济损失，所以良好的防护措施可延长材料和结构的疲劳寿命。本文主要对A7N01-T5状态铝合金进行疲劳试验，并对各疲劳断口进行分析，分析疲劳源区、疲劳扩展区和瞬断区宏观特征和微观特征，判断疲劳失效原因，进而针对疲劳失效原因提出相应的防护措施，提高铝合金材料的疲劳极限，延长结构件的使用寿命。2实验材料及方法疲劳试验所用材料为国内某铝业公司提供的A7N01板材，试样尺寸为300mmX25mmX8mm,其化学成分如表1所示，试样数量为15个，进行线切割后用2000目砂纸进行打磨，疲劳试样如图1所示。试验按照GB/T3075-2008《金属材料疲劳试验轴向力控制方法》进行，应力比取R=0,载荷类型为轴向正弦波，规定试验次数为107次，试验频率为40Hz，试验在室温大气下进行，按照升降法进行试验，试验装置为MTS810kN疲劳试验机，疲劳断裂试样如图1所示。3断口扫描分析为进一步了解材料的疲劳性能，佐证疲劳试验数据的合理性，对疲劳试验后试样进行断口扫描，分析宏观和微观疲劳断口特征，确定试样的破坏原因。通过宏观分析观察断n形貌，初步了解断裂过程，再通过微观分析揭示疲劳源区、裂纹扩展区以及瞬断区的特征。为疲劳防护措---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---施的提出提供依据。按照断口扫描分析可将试样疲劳断裂原因分为三类，即表面滑移带开裂，固体夹杂物和加工缺陷引起的应力集中。从宏观和微观上观察疲劳断U，比较断U异同并分析疲劳损伤过程。3.1表面滑移带幵裂巾疲劳断裂试样宏观图可以看出，疲劳断口分为三个区域：疲劳源区、扩展区和裂纹瞬断区。疲劳源区为图中标注所示位置，其在宏观试样上表现为一个点，占断面尺寸很小；扩展区约占断面尺寸的1/5,呈平行状花纹，比较平坦，与主应力方向垂直；疲劳瞬断区相对较暗，宏观形貌较为粗糙，边缘呈剪切唇形貌。巾疲劳断裂试样的微观图可得，裂纹源起源于试样拐角应力集中处，有明显的挤压痕迹，即塑性条带滑移导致应力集中，最终导致试样疲劳源区萌生，进而经历裂纹扩展阶段最终使得试样断裂。3.2固体夹杂物上图固体夹杂物疲劳断口宏观图疲劳源区位于试样的现行段加工侧，扩展区占试样截面积的1/2,其他断口宏观形貌与塑性条带滑移断口宏观形貌一致。从断口微观形貌可以明显看出疲劳源区含有固体夹杂，经能谱分析，杂质相为富铁硬脆相，在循环载荷的作用下，杂质相与基体分离，致使应力集中，而后裂纹进一步扩大，导致试样断裂。3.3加工缺陷---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---由上图可知，疲劳断口分为疲劳源区、疲劳扩展区和瞬断区三个区域。疲劳源区表现为一个“...