<strong>Al-5.4Zn-2.6Mg-1.4Cu</strong>合金板材的低周疲劳行为

doi:10.11901/1005.3093.2020.020

材料研究学报

2020, Vol. 34

Issue (9): 697-704 DOI: 10.11901/1005.3093.2020.020

研究论文

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Al-5.4Zn-2.6Mg-1.4Cu合金板材的低周疲劳行为

王冠一, 车欣(

), 张浩宇, 陈立佳

沈阳工业大学材料科学与工程学院沈阳 110870

Low-cycle Fatigue Behavior of Al-5.4Zn-2.6Mg-1.4Cu Alloy Sheet

WANG Guanyi, CHE Xin(

), ZHANG Haoyu, CHEN Lijia

School of Materials Science and Engineering, Shenyang University of Technology, Shenyang 110870, China

引用本文:

王冠一, 车欣, 张浩宇, 陈立佳. Al-5.4Zn-2.6Mg-1.4Cu合金板材的低周疲劳行为[J]. 材料研究学报, 2020, 34(9): 697-704.
Guanyi WANG, Xin CHE, Haoyu ZHANG, Lijia CHEN. Low-cycle Fatigue Behavior of Al-5.4Zn-2.6Mg-1.4Cu Alloy Sheet[J]. Chinese Journal of Materials Research, 2020, 34(9): 697-704.

全文: PDF(8429 KB) HTML

摘要:

进行Al-5.4Zn-2.6Mg-1.4Cu合金板材的室温低周疲劳实验，对比研究了轴向平行于轧制方向(RD方向)和垂直于轧制方向(TD方向)试样的低周疲劳行为。结果表明：对于0.4%~0.8%的外加总应变幅，RD和TD方向合金试样的循环应力响应行为均呈现出循环稳定；对于相同的外加总应变幅，TD方向合金的循环应力幅值高于RD方向，而RD方向合金的疲劳寿命高于TD方向。对于RD和TD方向，Al-5.4Zn-2.6Mg-1.4Cu合金的塑性应变幅、弹性应变幅与载荷反向周次均呈线性关系。在低周疲劳加载条件下，裂纹在疲劳试样的自由表面以穿晶方式萌生和扩展。

关键词 ：材料失效与保护, 低周疲劳, Al-5.4Zn-2.6Mg-1.4Cu合金, 轧制板材, 疲劳裂纹萌生与扩展

Abstract：

Low-cycle fatigue behavior for two type of specimens, sampling along rolling direction (RD) and transvers direction (TD) respectively of the rolled sheet of Al-5.4Zn-2.6Mg-1.4Cu alloy was comparatively assessed at room temperature. The results show that for all imposed total strain amplitudes the alloy along both RD and TD directions exhibits the stable cyclic stress response behavior. The cyclic stress amplitude of the alloy along TD direction is higher than that along RD direction for the same total strain amplitude, while the fatigue life of the alloy along RD direction is significantly longer than that along TD direction. For the Al-5.4Zn-2.6Mg-1.4Cu alloy sheet, the plastic strain amplitude and elastic strain amplitude are linearly related to the number of reversals to failure. In addition, under the loading condition of low-cycle fatigue the fatigue cracks initiate transgranularly at the free surface of fatigue samples and propagate transgranularly.

Key words： materials failure and protection low-cycle fatigue Al-5.4Zn-2.6Mg-1.4Cu alloy rolled sheet fatigue crack initiation and propagation

收稿日期: 2020-01-15

ZTFLH:

TG146.2+1

基金资助:东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室开放课题基金(2018RALKFKT010)

作者简介: 王冠一，男，1994年生，硕士生

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图1 沿RD方向和TD方向取样方式示意图

图2 RD与TD方向Al-5.4Zn-2.6Mg-1.4Cu合金的应力-应变曲线

图3 RD与TD方向Al-5.4Zn-2.6Mg-1.4Cu合金的循环应力响应对比曲线

图4 RD与TD方向Al-5.4Zn-2.6Mg-1.4Cu合金的循环应力-应变曲线

表1 RD与TD方向Al-5.4Zn-2.6Mg-1.4Cu合金的应变疲劳参数

图5 RD与TD方向Al-5.4Zn-2.6Mg-1.4Cu合金的疲劳寿命曲线

图6 RD与TD方向Al-5.4Zn-2.6Mg-1.4Cu合金的应变幅－载荷反向周次关系曲线

图7 RD与TD方向Al-5.4Zn-2.6Mg-1.4Cu合金的疲劳裂纹源区与裂纹扩展区形貌

图8 RD与TD方向Al-5.4Zn-2.6Mg-1.4Cu合金的疲劳变形区TEM分析结果

图9 RD和TD方向Al-5.4Zn-2.6Mg-1.4Cu合金的EBSD照片、极图(PF)与反极图(IPF)

表2 RD与TD方向Al-5.4Zn-2.6Mg-1.4Cu合金的循环应力幅值

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