高速列车铝合金疲劳性能和损伤容限研究

发布时间：2021-02-21 21:40

　　本文对高速列车车体材料中常用牌号为6N01、7N01铝合金的三种材料6N01型材、7N01型材以及7N01板材进行了疲劳性能研究以及表面损伤容限研究。通过升降法测试了三种材料的原始状态的条件疲劳极限;研究不同表面状态（原始表面、喷砂表面、电解抛光表面）对疲劳极限的影响;测试了三种试样的裂纹扩展门槛值,采用表面缺口试样疲劳试验结果,以Kitagawa-Takahashi线图的形式对材料表面缺口容忍限度的进行了定量分析讨论。单点法、升降法的条件疲劳试验的结果表明在置信度γ=95%,存活率p=50%、90%、99%的条件下,7N01型材的疲劳强度分别为145.36MPa、131.57MPa、122.00MPa在三种铝合金中具有最高的疲劳极限,6N01型材分别为138.21MPa、125.50MPa、116.67MPa处于两者之间,7N01板材分别为128.93MPa、118.25MPa、110.83MPa最低。在引入不同表面工艺后,表面引入压应力（喷砂工艺）对型材疲劳强度提升明显,主要是由于喷砂后表面植入应力层与位错提高了材料抵抗裂纹萌生能力。而板材由于表面组织与内部组织的差异,在喷砂后表层... 

【文章来源】：西南交通大学四川省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 选题背景
    1.2 铝及铝合金简介
    1.3 铝合金材料在高速列车车体中的应用
    1.4 6000系铝合金与7000系列铝合金介绍
        1.4.1 Al-Mg-Si合金
        1.4.2 Al-Mg-Zn合金
    1.5 金属疲劳
    1.6 论文主要内容
        1.6.1 论文研究的目的、意义
        1.6.2 论文研究的主要内容
第2章 实验方案与方法
    2.1 实验设备
    2.2 实验材料及样品制备
    2.3 拉伸性能测试
    2.4 显微硬度测试
    2.5 疲劳曲线及其测定方法
        2.5.1 S-N曲线
        2.5.2 单点法
        2.5.3 升降法
    2.6 表面处理
        2.6.1 原始样品的制备
        2.6.2 喷砂处理后的压应力表面试样
        2.6.3 电解抛光提高表面质量
    2.7 粗糙度测试
    2.8 疲劳长裂纹扩展速率实验
    2.9 缺口样品的高周疲劳强度试验
    2.10 显微组织观察
第3章 疲劳试验及曲线绘制
    3.1 试验材料基本力学性能
    3.2 显微组织研究
        3.2.1 6N01、7N01型材铝合金显微组织
        3.2.2 7N01板材铝合金显微组织
    3.3 疲劳试验以及数据结果处理
        3.3.1 单点法
        3.3.2 升降法
    3.4 不同表面状态疲劳测试
        3.4.1 表面粗糙度测试
        3.4.2 表层显微硬度测试
        3.4.3 不同表面疲劳显微组织
        3.4.4 不同表面疲劳试验结果
    3.5 断口形貌图
        3.5.1 宏观断口
        3.5.2 微观断口形貌
    3.6 分析讨论
        3.6.1 原始表面疲劳极限
        3.6.2 不同表面处理后的疲劳强度
    3.7 本章小结
第4章 疲劳损伤容限研究
    4.1 疲劳裂纹扩展速率
    4.2 三种铝合金Kitagawa-Takahashi线图
    4.3 分析讨论
        4.3.1 短缺口效应
        4.3.2 讨论
    4.4 本章小结
结论
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果



本文编号：3044958