導(dǎo)讀：本文研究了等通道角壓對高周疲勞行為和疲勞強(qiáng)度平均應(yīng)力敏感性的影響。對6082鋁合金進(jìn)行單道ECAP加工，并與擠壓峰時效鋁合金進(jìn)行比較。填補(bǔ)了鋁合金ECAP對平均應(yīng)力敏感性的影響這一空白，為將來ECAP在鋁合金上進(jìn)一步應(yīng)用提供了理論基礎(chǔ)。

　　鋁合金與大多數(shù)金屬材料一樣，通常對平均應(yīng)力較敏感。特別是拉伸平均應(yīng)力對疲勞強(qiáng)度有不利的影響，能夠促進(jìn)裂紋的萌生和擴(kuò)展，導(dǎo)致斷裂。材料的平均應(yīng)力敏感性，對機(jī)械零部件的設(shè)計(jì)和應(yīng)用壽命預(yù)測具有重要意義。許多關(guān)于鋁合金的研究證明了這一課題的必要性，這些研究主要集中在合金的平均應(yīng)力對疲勞強(qiáng)度的影響程度，以及用不同的數(shù)值方法計(jì)算疲勞壽命。等通道角壓(ECAP)是最突出的大塑性變形（SPD）技術(shù)之一，已在實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)規(guī)模中的得到應(yīng)用，許多研究證明了ECAP處理對鋁合金高周疲勞行為產(chǎn)生有益影響，但嚴(yán)重的塑性變形對鋁合金平均應(yīng)力敏感性的影響仍是空白。

　　德國開姆尼茨工業(yè)大學(xué)研究人員針對6082鋁合金進(jìn)行單道ECAP加工，并與常規(guī)擠壓峰時效鋁合金進(jìn)行比較。探討了ECAP對高周疲勞行為和疲勞強(qiáng)度平均應(yīng)力敏感性的影響。相關(guān)論文以題為“Equal-channel angular pressing influencing the mean stress sensitivity in the high cycle fatigue regime of the 6082 aluminum alloy”發(fā)表在Materials Science & Engineering A。

　　論文鏈接：

　　https://doi.org/10.1016/j.msea.2020.140014

　　6082鋁合金常規(guī)擠壓成截面為15×15mm的正方形實(shí)心型材，為了達(dá)到峰值應(yīng)力鋁合金進(jìn)行530℃×60min固溶處理，后進(jìn)行170℃×65h時效處理，下文簡稱為T6（屈服強(qiáng)度297MPa；抗拉強(qiáng)度307MPa；伸長率23.7%）。上述固溶處理后立即進(jìn)行室溫單次ECAP（角度90°；速度50mm/min），后進(jìn)行170℃×40min時效處理，其中冷塑性變形后人工時效的工藝順序稱為T8，下文簡稱為T8 ECAP（屈服強(qiáng)度332MPa；抗拉強(qiáng)度345MPa；伸長率18.3%）。在室溫拉-壓（R=-1）、拉（R=0）和拉-拉（R=0.1）三種拉壓比下進(jìn)行高周疲勞試驗(yàn)。

　　研究發(fā)現(xiàn)在擠壓峰時效條件下（T6）呈現(xiàn)出強(qiáng)烈的纖維組織結(jié)構(gòu)（晶粒5-40μm），在ECAP處理后，所得到的微觀結(jié)構(gòu)是不均勻的，由于局部塑性應(yīng)變，存在晶粒尺寸小于1μm、寬度為40μm的細(xì)晶剪切帶。擠壓峰值時效合金的疲勞強(qiáng)度受應(yīng)力比影響很大，因此具有顯著的平均應(yīng)力敏感性，較高的應(yīng)力比時平均應(yīng)力的增加導(dǎo)致疲勞強(qiáng)度幅值下降。與T6合金相比，單次ECAP后的疲勞強(qiáng)度振幅在所有應(yīng)力比下都有顯著提高。此外，平均應(yīng)力的影響降低到接近零，不同應(yīng)力比下疲勞強(qiáng)度幾乎相同。ECAP處理后合金對壓縮應(yīng)力敏感性較高，這是由ECAP處理引入的剪切變形引起的，導(dǎo)致在壓縮載荷下與擠壓峰值時效合金（362±4 MPa）相比表現(xiàn)出較小的屈服強(qiáng)度（355±2 MPa）。

　　圖1 6082鋁合金常規(guī)擠壓T6態(tài)和T8 ECAP態(tài)顯微組織

　　圖2 6082鋁合金T8 ECAP疲勞加載后斷口表面的光學(xué)顯微圖

　　研究表明，平均應(yīng)力敏感性不僅受拉伸屈服強(qiáng)度的影響，還與材料的微觀結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能和加工方法息息相關(guān)。疲勞強(qiáng)度對應(yīng)力比的依賴性主要受某一加載方向的敏感性的影響。在高循環(huán)疲勞狀態(tài)下，壓縮加載與拉伸加載同樣重要。

　　圖3 在三種應(yīng)力比下，6082鋁合金在常規(guī)擠壓T6態(tài)和T8 ECAP態(tài)下的疲勞行為

　　圖4 6082鋁合金在常規(guī)擠壓T6態(tài)和T8 ECAP態(tài)疲勞強(qiáng)度NE=107處的平均應(yīng)力敏感性

　?。ㄎ模浩骑L(fēng)）