铝合金与大多数金属材料一样，通常对平均应力较敏感。特别是拉伸平均应力对疲劳强度有不利的影响，能够促进裂纹的萌生和扩展，导致断裂。材料的平均应力敏感性，对机械零部件的设计和应用寿命预测具有重要意义。许多关于铝合金的研究证明了这一课题的必要性，这些研究主要集中在合金的平均应力对疲劳强度的影响程度，以及用不同的数值方法计算疲劳寿命。等通道角压(ECAP)是最突出的大塑性变形（SPD）技术之一，已在实验室和工业规模中的得到应用，许多研究证明了ECAP处理对铝合金高周疲劳行为产生有益影响，但严重的塑性变形对铝合金平均应力敏感性的影响仍是空白。 德国开姆尼茨工业大学研究人员针对6082铝合金进行单道ECAP加工，并与常规挤压峰时效铝合金进行比较。探讨了ECAP对高周疲劳行为和疲劳强度平均应力敏感性的影响。相关论文以题为“Equal-channel angular pressing influencing the mean stress sensitivity in the high cycle fatigue regime of the 6082 aluminum alloy”发表在Materials Science & Engineering A。 论文链接： https:///10.1016/j.msea.2020.140014 6082铝合金常规挤压成截面为15×15mm的正方形实心型材，为了达到峰值应力铝合金进行530℃×60min固溶处理，后进行170℃×65h时效处理，下文简称为T6（屈服强度297MPa；抗拉强度307MPa；伸长率23.7%）。上述固溶处理后立即进行室温单次ECAP（角度90°；速度50mm/min），后进行170℃×40min时效处理，其中冷塑性变形后人工时效的工艺顺序称为T8，下文简称为T8 ECAP（屈服强度332MPa；抗拉强度345MPa；伸长率18.3%）。在室温拉-压（R=-1）、拉（R=0）和拉-拉（R=0.1）三种拉压比下进行高周疲劳试验。 研究发现在挤压峰时效条件下（T6）呈现出强烈的纤维组织结构（晶粒5-40μm），在ECAP处理后，所得到的微观结构是不均匀的，由于局部塑性应变，存在晶粒尺寸小于1μm、宽度为40μm的细晶剪切带。挤压峰值时效合金的疲劳强度受应力比影响很大，因此具有显著的平均应力敏感性，较高的应力比时平均应力的增加导致疲劳强度幅值下降。与T6合金相比，单次ECAP后的疲劳强度振幅在所有应力比下都有显著提高。此外，平均应力的影响降低到接近零，不同应力比下疲劳强度几乎相同。ECAP处理后合金对压缩应力敏感性较高，这是由ECAP处理引入的剪切变形引起的，导致在压缩载荷下与挤压峰值时效合金（362±4 MPa）相比表现出较小的屈服强度（355±2 MPa）。 图1 6082铝合金常规挤压T6态和T8 ECAP态显微组织 图2 6082铝合金T8 ECAP疲劳加载后断口表面的光学显微图 研究表明，平均应力敏感性不仅受拉伸屈服强度的影响，还与材料的微观结构、力学性能和加工方法息息相关。疲劳强度对应力比的依赖性主要受某一加载方向的敏感性的影响。在高循环疲劳状态下，压缩加载与拉伸加载同样重要。 图3 在三种应力比下，6082铝合金在常规挤压T6态和T8 ECAP态下的疲劳行为
图4 6082铝合金在常规挤压T6态和T8 ECAP态疲劳强度NE=107处的平均应力敏感性 （文：破风） |
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