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5A06铝合金及其焊接接头的疲劳断裂行为

第 23 卷第 2 期中国有色金属学报 2013 年 2 月 V ol.23 No.2 The Chinese Journal of Nonferrous Metals Feb. 2013 文章编号:1004­0609(2013)02­0327­09

5A06 铝合金及其焊接接头的疲劳断裂行为

张红霞,吴广贺,闫志峰,裴飞飞,李晋永,王文先,李永莲

(太原理工大学 材料科学与工程学院,太原 030024)

摘 要:对 5A06 防锈铝合金及其焊接接头疲劳性能断裂行为进行研究,采用疲劳试验、光学显微镜、扫描电子 显微镜等手段对 5A06 铝合金的疲劳性能、金相组织、裂纹扩展特征和疲劳断口进行分析。结果表明:在循环次 数为2×10 6 时,铝合金母材、对接接头、横向十字、侧面连接和纵向十字接头的疲劳性能分别为99.97、70.96、

57.48、48.20 和 41.80 MPa;铝合金母材疲劳裂纹起裂于截面最小部位,对接接头和横向十字接头裂纹起裂于焊

趾等应力集中部位,裂纹沿着热影响区扩展;侧面连接接头裂纹起裂于两板连接处应力集中部位,纵向十字接头 裂纹起裂于热影响区; 微观裂纹为沿晶和穿晶混合的扩展特征。 对母材及其焊接接头的宏观断口呈暗灰色纤维状, 具有一定的塑性;接头的微观断口具有准解理特征,断口中存在球状孔洞、疲劳条纹和韧窝,并存在二次裂纹。

关键词:5A06铝合金;焊接接头;疲劳断口;二次裂纹

中图分类号:TG146.2;TG113.25 文献标志码:A

Fatigue fracture behavior of 5A06 aluminum alloy and

its welded joint

ZHANG Hong­xia, WU Guang­he, YAN Zhi­feng, PEI Fei­fei, LI Jin­yong, W ANG Wen­xian, LI Yong­lian

(College of Materials Science and Engineering,Taiyuan University of Technology, Taiyuan 030024, China)

Abstract: Fatigue testing fracture behavior was researched on 5A06 antirust aluminum alloy and its welded joints. The fatigue properties, microstructure, fatigue crack propagation character and fatigue fracture were investigated by fatigue test, optical microscopy (OM) and scanning electronic microscopy (SEM). Under cycle times of 2×10 6 , the fatigue strengths of base metal (BM), butt joint (BJ), transverse cross joint (TJ), lateral connection joint (LJ) and longitudinal cross joint(LCJ) are 99.97, 70.96, 57.48, 48.20 and 41.80 MPa, respectively. The fatigue crack initiation site is in the smallest section for base metal, the crack initiation is in the weld toe and the crack propagates along the HAZ for the BJ and TJ, the crack initiation is in the fillet weld leg for the LJ, the crack initiation is in HAZ for the LCJ, the micro­crack propagates for transgranular and intergranular. The fatigue macro­fracture shows a dark gray fibrous fracture patterns and has some plasticity, the micro­fracture surface consists of quasi­cleavage patterns, spherical hole, fatigue striation and dimple,and numerous secondary cracks are observed.

Key words:5A06 aluminum alloy; welded joint; fatigue fracture;secondary crack

5A06 铝合金是 Al­Mg 系防锈铝,具有较高的强 度、良好的腐蚀稳定性和焊接性等特点 [1] ,在高强度 的轻型结构中得到广泛应用,用其代替钢铁材料,可 大大减轻构件的质量,是节能、环保的最佳备选材料。 目前, 铝合金焊接结构广泛应用于航空航天 [2−3] 、 汽车、 轨道客车等交通运载工具以及相关的技术领域,这些 结构离不开焊接技术的支持,并且都承受疲劳载荷的 作用。

疲劳断裂是金属结构尤其是焊接结构失效的一种 主要形式。在焊接结构的失效中,因交变载荷引起的

基金项目:国家自然科学基金资助项目(51175364)

收稿日期:2012­03­29;修订日期:2012­09­10

通信作者:李永莲,高级实验师;电话:0351­6010076;E­mail: liyonglian0916@http://www.wendangku.net/doc/355e3e27e2bd960590c677b9.html

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