【摘要】：攪拌摩擦焊作為一種固相連接工藝,可焊接焊接性較差的7系高強鋁合金,7050鋁合金在實際服役過程中往往承受著交變非對稱載荷等復(fù)雜工況,并且要承受10~7次以上的循環(huán)載荷,因而研究不同應(yīng)力比下鋁合金的超高周疲勞性能顯得尤為重要。首先開展了鋁合金攪拌摩擦焊接頭試件在三種不同應(yīng)力比以及母材試件應(yīng)力比為-1的超高周疲勞試驗。結(jié)果表明:應(yīng)力比對接頭試件的疲勞強度影響明顯,但不改變S-N曲線的形狀,其不同應(yīng)力比下S-N曲線均為階梯型,在轉(zhuǎn)折點10~8之后,焊接接頭的疲勞強度下降更劇烈;表面加工狀態(tài)對試件的疲勞壽命影響明顯,當接頭試件的表面狀態(tài)較好時,其疲勞強度達到了與母材同等的級別。隨后對接頭試件的斷口和表面進行了觀察和分析,明確了應(yīng)力比對該材料裂紋萌生機制的影響。試件的斷裂失效模式可分為兩種:表面誘發(fā)和亞表面誘發(fā)的疲勞斷裂。高周范圍內(nèi),不同應(yīng)力比下的焊接接頭試件疲勞斷裂均源于試件表面,沒有出現(xiàn)內(nèi)部起裂現(xiàn)象;在超高周范圍內(nèi),三種應(yīng)力比條件下均出現(xiàn)了表面起裂和亞表面起裂兩種裂紋源萌生方式,實際上的疲勞斷裂是裂紋表面萌生和內(nèi)部萌生的競爭過程。當應(yīng)力水平較高時,其疲勞裂紋與表面損傷有關(guān),是滑移機制主導(dǎo)的疲勞斷裂;隨著應(yīng)力水平降低,表面疲勞裂紋的形成受到抑制,低應(yīng)力比加載條件下,疲勞裂紋往往在內(nèi)部結(jié)構(gòu)不均勻處萌生。而在高應(yīng)力比的條件下,最大應(yīng)力促使材料內(nèi)部部分晶粒發(fā)生滑移,從而在試件的斷口形貌中可以觀察到小平面的特征形貌。其次對接頭試件的斷裂位置分布規(guī)律進行了分析,接頭試件大部分都斷裂在熱機影響區(qū)的前進側(cè),同時隨著應(yīng)力比的升高,斷裂在前進側(cè)的數(shù)量和比例會提高。用于描述應(yīng)力比影響的Goodman模型能很好的描述超聲頻率加載下一定壽命的應(yīng)力幅值和平均應(yīng)力的配合,在一定范圍內(nèi)可以采用Goodman曲線去預(yù)測不同應(yīng)力比下的疲勞強度。采用Murakami模型公式評估試件在不同應(yīng)力比下的疲勞強度,計算結(jié)果與實際應(yīng)力水平相差在10%以內(nèi),評估方法具有一定的參考意義。
【圖文】：

超高周疲勞S-N曲線示意圖

滑移帶擠出與侵入模型
【學位授予單位】：天津大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TG407

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1 成傳賢;劉文s，

本文編號：2623011