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高速列车支撑槽用6005A-T6铝合金腐蚀疲劳裂纹扩展行为研究

2021-03-16张宇昆杨翠芝杨金波付正鸿

铝加工 2021年1期
关键词:裂纹方向环境

张宇昆,杨翠芝,梁 壮,王 岩,杨金波,付正鸿

(1.中车唐山机车车辆有限公司,唐山063035;2.西南交通大学材料科学与工程学院,成都610031)

0 前言

6005A-T6 铝合金属Al-Mg-Si-Cu 系可热处理铝合金,其强度适中并兼具良好的挤压性能和焊接性能,被广泛应用于制造高速列车车体主要零部件[1,2]。

6005A-T6 铝合金主要合金元素为Al、Mg、Si和Cu,此外还添加了Cr、Mn、Fe 等微量元素[3]。经人工时效强化后,形成Mg2Si 及含Fe 的析出相,形成第二相强化作用,抗拉强度可达290 MPa,屈服强度可达到270 MPa,并保持8%~10%的延伸率[4-6]。已有研究表明,6005A-T6 铝合金几乎没有应力腐蚀开裂倾向,是所有可热处理铝合金中应力腐蚀开裂最不敏感的一类[7,8]。但对于6005A-T6铝合金的腐蚀疲劳研究目前还鲜有文献报道。

本文针对高速列车支撑槽用6005A-T6 铝合金,对其微观组织和其在空气环境及3.5%NaCl 溶液中的疲劳裂纹扩展速率进行了分析,并结合裂纹扩展路径和断口表面形貌分析对6005A-T6 铝合金的腐蚀疲劳裂纹扩展行为进行了研究。

1 材料及试验方法

本文研究对象为高速列车支撑槽用6005A-T6铝合金,其主要化学成分如表1所示。材料实际生产工艺过程为熔炼→铸造→均匀化→挤压→在线淬火+人工时效。其中均匀化热处理工艺为540 ℃/6 h、挤压温度为480 ℃、挤压筒温度为420 ℃、挤压速度为5 m/min。经530 ℃淬火固溶后,进行175 ℃/8 h的峰值时效处理(T6)。

表1 6005A-T6铝合金主要化学成分(质量分数/%)

为确定T6处理的6005A-T6铝合金支撑槽的金相组织,在支撑槽上切取金相试样,按照金相制备标准程序,采用320~1500#金相砂纸逐一打磨后,使用粒径2.5 μm的SiC 抛光膏进行抛光,最后使用Keller's 腐蚀剂(95 ml H2O+2.5 ml HNO3+1.5 ml HCl+1.0 ml HF)浸蚀试样40~60 s。……

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