汽車鋁合金零件疲勞性能的研究

　　對于汽車鋁合金零件有一些專門的疲勞性能的要求。由于疲勞試驗具有周期長、費用昂貴等特點，因此，該試驗勢必會影響項目的開發周期，同時也使零件的成本上升，降低了在市場的競爭力。本項目正是基于這種市場背景下與汽車公司聯手，對鋁合金原材料、成形和處理工藝以及相關性能之間的關系進行了開發和研究。目前，有關鋁合金靜態性能的研究已經較為成熟，但有關汽車用零部件疲勞性能的資料并不是很多，尤其鋁合金材料、加工工藝、材料微觀組織、常規力學性能與疲勞性能之間的關系尚未見到相關的研究報道，如果不能掌握這些關鍵性的理論和實踐問題，將無法有效地設計材料和制定加工工藝，會嚴重地影響到鋁合金零部件的出口進程。圍繞汽車鋁合金零部件材料的疲勞特性開展了系統的研究工作。通過研究，主要得到了以下結論：
　　
　　1、Al-Mg-Si系鋁合金的強度隨著Mg、Si元素質量分數的增加而增加，當到添加的Mg2Si為大于1.4%左右時基本保持不變。疲勞強度也隨著Mg、Si元素質量分數的增加而增加，當到添加的Mg2Si為大于1.2%左右時開始下降。
　　
　　2、添加Cu元素后，合金的耐熱性能有所提高；當Cu含量一定時，隨著含Mg2Si量的提高，強度不斷得到提高，但當含Mg2Si量達到1.2%后，便開始下降；疲勞強度隨著Mg2Si元素質量分數的增加而增加，當其含量大于1.0%左右時開始下降。Cu和Mg2Si的綜合作用使Al-Mg-Si系合金的時效峰值硬度提高，硬度峰出現的時間提前；對疲勞強度的影響，表現為更大的增幅和更大的降幅。
　　
　　3、在時效過程中，合金的電阻升高，達到峰值后降低，zui后下降緩慢。合金元素含量越多，合金電阻率越高。
　　
　　4、通過熱處理工藝的優化，得出6082合金*的熱處理工藝為：540℃×1h＋170℃×8h，在保證不過燒的前提下，合金的強度和疲勞強度都會隨著固溶溫度的提高而升高。
　　
　　5、通過6082合金的形變熱處理研究發現：固溶后的冷變形使時效峰值提前出現，并隨著變形量的增加，時效峰進一步提前，同時出現過時效的時間也提前；固溶中的形變處理使合金的強度和延伸率隨著壓下量的增加而上升，當壓下量大于20%以后，材料的強度變化不大，但是延伸率進一步提高。
　　
　　6、通過對鋁合金疲勞裂紋萌生、擴展的機制的初步研究，發現：無論是通過調整合金元素的比例還是通過后續的處理工藝，鋁合金材料疲勞壽命的長短主要取決于裂紋源的萌生，裂紋源擴展是非常快速的，雖然不同狀態的合金都有不同的裂紋擴展速度，但這種擴展速度的差異并不大，且對整個疲勞壽命而言可以忽略不計。
　　
　　7、疲勞試樣表面局部塑性變形產生的凹凸棱是疲勞裂紋表面萌生的主要原因，通過提高材料的整體抗塑性變形的能力或者通過試樣表面強化，從而提高材料表面的光潔度和致密度，降低疲勞裂紋源萌生的幾率，這樣才可以大大地提高合金的疲勞壽命。