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挤压成形7A04合金轮圈轴向和周向力学性能研究
| 论文题名： | 挤压成形7A04合金轮圈轴向和周向力学性能研究 |
| 关键词： | 铝合金轮圈;挤压成形;屈服强度;冲击疲劳;拉伸性能 |
| 摘要： | 在能源和环保的双重要求下，轻量化已成为交通运输车辆节能减排的重要手段之一。为此人们通过挤压成形开发了重型车辆用铝合金轮辋，并取得良好效果。为改善挤压铝合金轮辋组织，进一步提高其性能，本文借助拉伸试验、冲击试验、疲劳试验和SEM等方法分别对轮圈轴向和周向的力学性能进行分析，并从轮圈挤压后的组织来分析引起各向异性的原因，为改进铝合金轮辋成形工艺提供了参考依据。主要结论如下: (1)挤压成形7A04合金轮圈轴向与周向的拉伸性能相差不大，屈服强度和抗拉强度基本相同。但由于轮圈表面组织中被拉长的晶粒及第二相粒子沿轴向分布，更多的抑制了周向的变形，使其延伸率和断面收缩率都低于轴向，因此轴向的塑韧性比周向好。 (2)轮圈轴向与周向（两个方向上缺口都在轮圈表面）的冲击性能也相差不大，这是由于本试验中冲击功主要为裂纹扩展功，缺口都在轮圈表面时，轴向与周向的裂纹扩展路径基本相同，而轮圈表面组织结构对其影响较小，故轴向冲击功比周向仅大约2％;由于挤压后的轮圈组织沿厚度方向逐层堆积，缺口在轮圈表面的试样比缺口在轮圈侧切面的试样在冲击断裂过程中所消耗的能量大，冲击功高约17.6％，且断面也更曲折。 (3)轮圈轴向与周向的疲劳性能存在差异:周向S-N曲线为S12.658N=6.639×1036，轴向S-N曲线为S12.987N=7.640×1037。轴向的疲劳性能优于周向，其中高应力时两个方向上疲劳寿命相差偏小，低应力时相差偏大。这是由于轮圈表面上晶粒与第二相沿轴向分布，使得周向上裂纹更容易扩展，而轴向裂纹扩展时需切断纤维组织，有明显的扭曲现象，不易扩展，且轴向疲劳裂纹形核粒子较大，微裂纹孕育成核阶段寿命较高;另外在周向解理台阶上分布有脆性疲劳条带，具有更明显的脆性断裂特征，且相同应力下周向的疲劳条带间距要大于轴向，应力越小差值越大，故周向的裂纹扩展速率比轴向快，且低应力下相差较多。 |
| 作者： | 郭睿琳 |
| 专业： | 材料科学与工程 |
| 导师： | 张星 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 中北大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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