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含缺陷的Al-Si-Mg合金的疲勞性能和強度評估

1068 編輯：中冶有色網(wǎng) 來源：易科尖,吳明澤,張繼旺,閆軍芳,梅桂明,朱守東,蘇凱新

2024-04-19 13:09:51

Al-7Si-Mg合金的密度低、鑄造流動性好、成本低，且具有良好的耐腐蝕性、力學(xué)性能和疲勞性能，可用于制造汽車發(fā)動機機體、缸蓋、變速箱和高速鐵路接觸網(wǎng)支撐定位裝置[1] 近年來，用于高速鐵路接觸網(wǎng)支撐定位裝置中的Al-Si-Mg合金疲勞失效引發(fā)的弓網(wǎng)事故時有發(fā)生，危害高速鐵路的安全運行[2,3] 為了提高Al-Si-Mg合金的服役可靠性，必須對其疲勞性能進行深入研究劉永勤[4]等在旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞實驗中發(fā)現(xiàn)，鑄造鋁合金在高應(yīng)力和低應(yīng)力區(qū)的主要裂紋源分別是表面缺陷和內(nèi)部鑄造孔洞，并使用Paris公式研究了疲勞壽命與孔洞尺寸的關(guān)系，計算出不同應(yīng)力水平下的臨界孔洞尺寸；朱正宇[5]等在Al-Si-Mg合金的多軸載荷疲勞試驗中發(fā)現(xiàn)，隨著等效應(yīng)變幅的提高，這種鋁合金的多軸低周疲勞壽命降低；Atxaga[6]等在A356合金的旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞實驗中發(fā)現(xiàn)，鑄造缺陷導(dǎo)致實驗結(jié)果較大的離散性，合金疲勞壽命不僅受鑄造缺陷的影響也受缺陷數(shù)量、尺寸、位置等的影響；Jiang [7,8,9]等在基于微觀組織特征對Al-Si-Mg合金的疲勞行為實驗中發(fā)現(xiàn)，位錯密度隨著應(yīng)力幅值的增大而提高，且Mg2Si強化相和二次硅相使位錯運動遇到了強大阻力；Jiang[10]等研究表面有凹坑或表面粗糙度較低的Al-Si-Mg合金時發(fā)現(xiàn)，試樣表面的粗糙度影響Al-Si-Mg合金的疲勞行為；Lados [11,12]等研究了晶粒尺寸、二次枝晶臂間距、Al-Si共晶相數(shù)量、初生鋁相、熱處理效應(yīng)及殘余應(yīng)力對Al-Si-Mg合金疲勞裂紋擴展的影響，并基于實驗數(shù)據(jù)預(yù)測了合金的疲勞壽命；Wu[13]等研究Mg含量對Al-Si-Mg合金疲勞性能的影響時發(fā)現(xiàn)，Mg含量的提高能延緩裂紋萌生和增大裂紋擴展的阻力，從而提高合金疲勞強度本文進行高速鐵路接觸網(wǎng)支撐定位裝置中使用的Al-7Si-0.6Mg系鑄造合金的疲勞實驗，研究人工缺陷尺寸對其疲勞破壞行為和疲勞強度的影響 1 實驗方法實驗用材料為Al-7Si-Mg系鑄造合金，其化學(xué)成分列于表1 將重力鑄造的棒狀坯料進行T6熱處理熱處理后的材料抗拉強度為313 MPa，屈服強度為264 MPa，楊氏模量為73.6 GPa，硬度為127HV Table 1 表1 表1Al-7Si-0.6Mg系鑄造合金化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%) Table 1Chemical composit

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