6082铝合金焊接接头疲劳性能的研究

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1、分类号______________________________密级______________________________ＵＤＣ______________________________编号______________________________硕士学位论文6082铝合金焊接接头疲劳性能的研究学位申请人：封亚明学科专业：材料科学与工程指导教师：何柏林教授答辩日期：独创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和

2、致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表和撰写的研究成果，也不包含为获得华东交通大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本人签名_______________日期____________关于论文使用授权的说明本人完全了解华东交通大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅。学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。保密的论文在解密后遵守此

3、规定，本论文无保密内容。本人签名____________导师签名__________日期___________摘要6082铝合金焊接接头疲劳性能的研究摘要随着汽车和铁路机车车辆高速化和轻量化的到来，铝合金由于其密度小、比强高以及耐腐蚀性能好等优点，成为实现铁路车辆高速轻量化的一种主要材料。在焊接结构件中，焊接接头是构件最薄弱的部位，因此研究如何提升焊接接头疲劳寿命的相关方法就显得尤为重要。本文以高速列车车体用6082铝合金作为试验材料，并采用超声冲击技术和磨平焊缝余高技术对6082铝合金焊接接头进行

4、处理，分析超声冲击处理以及磨平焊缝余高处理对焊接接头疲劳性能的影响；借助扫描电子显微镜来观察疲劳断口形貌，分析试样的疲劳失效模式；借助金相显微镜、显微硬度测试仪、残余应力分析仪，探究超声冲击处理6082铝合金焊接接头过后，其表面塑性变形、表面硬度及残余应力的变化；通过透射电镜观察冲击后表面的微观组织结构，对超声冲击细化晶粒过程进行分析。得出结果表明：（1）在加载频率为10Hz，应力比为0.1的情况下，将三组试样试验数据绘制成S-N曲线，得出焊态试样的焊接疲劳曲线方程为Y=-39.72lg(N)+33

5、3.84；无余高焊态试样的疲劳曲线方程为Y=-30.41lg(N)+300.85；超声冲击态试样疲劳曲线方程为Y=-41.12lg(N)+352.01；（2）无余高接头试样和超声冲击态试样的疲劳强度相比于原始焊态试样都有明显的提高。三组试样在2×106疲劳循环次数下对应的疲劳强度分别为：焊态试样疲劳强度为83.60MPa，无余高焊态试样疲劳强度为109.27MPa，超声冲击态试样疲劳强度为92.95MPa，磨平焊缝余高和超声冲击处理后其疲劳强度相对于焊态试样疲劳强度分别提高了约30.71%和11.1

6、8%；（3）焊态试样大多断于焊趾处，该处由于焊缝余高以及焊接缺陷的影响，容易产生较大的应力集中；超声冲击过后，焊趾处应力集中有所改善，还是无法消除该处的应力集中，导致超声冲击过后疲劳裂纹源仍萌生于焊趾处，表明超声冲击处理只能提高接头疲劳寿命，并不会改变焊接接头的疲劳失效机理；无焊缝余高试样大多断于母材圆弧过渡处，磨平焊缝余高后，焊缝处的应力集中可以得到大幅度的降低，而母材圆弧过渡处还存在应力集中，导致裂纹源萌生于该处；（4）裂纹扩展区均呈现解理河流花样，出现不规则的撕裂棱线条，同时伴有解理台阶和二次

7、裂纹；瞬断区主要表现为大小不一的等轴韧窝形貌，表明6082铝合金焊接接头的疲劳断裂为准解理断裂；（5）超声冲击过后，通过扫描电镜的观察，可以看到表面形成了一层明显的塑性I摘要变形层，在裂纹源附近存在二次裂纹，二次裂纹可以延缓疲劳裂纹扩展，起到提高疲劳寿命的效果；（6）超声冲击处理能够在6082铝合金表面输入高的能量，使得近表层晶粒产生剧烈的塑性变形，产生流变组织。冲击参数为1.0A/2min、1.0A/5min、1.5A/2min、1.5A/5min时，变形层厚度分别为35μm、45μm、40μm、

8、60μm左右；（7）焊态试样大板的横、纵向残余应力依次为63.8MPa和65.3MPa；冲击后大板的横纵向残余应力分别为-52.1MPa和-29.6MPa；大板经线切割机切成小板后会释放一些残余应力，表现为焊态小板的横纵向残余应力依次为32.8MPa和34.6MPa，冲击过后横纵向的残余应力分别为-46.2MPa和-33.4MPa，可见超声冲击后焊趾部位的残余拉应力得到有效的消除，并引入了有益的残余压应力，可以有效地提高焊接接头疲劳寿命；（8）从超声冲击表层组织的透射