Page 50 - 理化检验-物理分册2022年第二期
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范 聪,等: 铝合金中厚板焊接接头显微组织及其疲劳损伤

            多较为平坦的准解理面, 小平面之间以撕裂方式相
            接, 因此判断接头的断裂方式以准解理断裂为主。
               从图 9 可以观察到疲劳条带表面光滑且相互平
            行, 疲劳条带间分布着较多二次相和微裂纹, 二次相

            形貌呈白色颗粒状, 直径约为 2.5 μ m 。对图 9c ) 中
            的二次相进行能谱分析, 结果表明该相为含 Fe相。
            LIN 等  [ 17 ] 认为含 Fe相为硬脆易碎相, 在疲劳裂纹
            扩展过程中易发生破碎, 从而诱发微裂纹的萌生, 微
            裂纹会增大疲劳裂纹的扩展速率, 从而缩短试样的
            疲劳寿命。图 9d ) 为瞬断区的微观形貌, 可以清晰
            地观察到大小不一的等轴韧窝。韧窝底部存在二次
            相, 这些二次相是产生韧窝的主要原因。
            2.4  疲劳裂纹稳定扩展区微裂纹萌生及扩展分析
               疲劳条带间围绕二次相的微裂纹形貌如图 10
            所示, 该微裂纹的长度约为 2 μ m 。根据图中单个疲

            劳条带的宽度和式( 5 ) 可以推断出疲劳裂纹扩展速
            率 [ 18 ] 。
                                    L
                                v s=                   ( 5 )
                                    t
                    ,
            式中: v s L 和 t 分别为疲劳裂纹的稳定扩展速率、
            单个疲劳条带的宽度和疲劳循环时间。

                                                                          图 11  二次相所致裂纹的萌生机理
                                                               的显微组织以等轴晶为主; 熔合区的显微组织为取
                                                               向明显的柱状晶; 热影响区晶粒尺寸较为粗大, 形貌

                                                               与母材轧制态组织相似。

                                                                   ( 2 ) 12mm 厚 7N01 铝合金 MIG 焊接接头、 热


                                                               影响区及母材的抗拉强度分别为 259 , 356 , 402MPa 。
                                                               其中接头的延伸率为 11.4% , 塑性较好。通过拉伸
                    图 10  疲劳条带间围绕二次相的微裂纹形貌
                                                               断口分析可以判断接头拉伸断裂形式为韧脆混合
               在循环载荷的作用下, 二次相对位错运动具有
                                                               形式。
            一定的钉扎作用, 当钉扎作用超过一定范围时, 二次
                                                                   ( 3 )通过对疲劳试验拟合曲线的分析, 发现随
            相与周围基体产生裂纹           [ 19 ] 。
                                                               着应力幅的降低, 中厚板 7N01 铝合金母材及焊接
                 二次相所致裂纹的萌生机理如图 11 所示。在
                                                               接头的疲劳寿命明显增加, 随着应力幅的增加, 焊接
            第一阶段, 位错线在循环载荷的作用下不断运动; 在
                                                               接头疲劳寿命下降得更快。
            第二阶段, 由于二次相对位错运动的钉扎作用, 位错
                                                                   ( 4 )微裂纹会加速疲劳裂纹的扩展。在疲劳断
            线遇到二次相时发生部分弯曲; 在第三阶段, 位错线                          口的裂纹稳定扩展区, 疲劳条带间存在二次相, 进而
            与二次相刚开始接触时, 位错线在二次相周围仅发                            提出了因二次相导致的微裂纹萌生模型。当位错环
            生部分变形。随着循环载荷的加载, 位错线发生剧
                                                               聚集所引起的应力超过一定范围时, 会在二次相与
            烈弯曲, 最后位错线在二次相周围首尾相接, 形成一
                                                               材料基体交接的应力集中处产生微裂纹。
            个包围二次相的位错环。
                                                               参考文献:
            3  结论

                                                                [ 1 ]  YANSH , CHEN H , MACP , etal.Localcorrosion

                 ( 1 )中厚板7N01 铝合金 MIG 焊接接头焊缝区                       behaviourofh y bridlaser-MIGweldedAl-Zn-M g allo y






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