6005鋁合金材料力學性能研究

許磊

摘 要：采用萬能材料試驗機，對典型車用的6005鋁合金材料進行準靜態拉伸試驗。輸出載荷-變形量關系，獲得應力-應變曲線，進而分析材料的彈性模量、極限強度、極限應變、屈服強度和延展率等力學性能。

關鍵詞：6005鋁材；準靜態拉伸；應力-應變曲線；力學性能

1 概述

車輛用6005鋁合金屬于Al-Mg-Si系中等強度鋁合金。由于其優良的擠壓成形性、耐腐蝕性和良好的焊接性，在國外被廣泛用于高速列車、地鐵列車、雙層列車和客貨汽車車體所需的薄壁、中空的大型鋁合金壁板型材以及其它工業用結構型材。在我國，鋁合金大型材已研制成功并投入生產，隨著我國交通運輸業的發展，6005鋁合金在高速、輕型鋁合金列車和地鐵列車以及輕型客貨汽車上的應用必將越來越多[1-3]。

6005具有較高的工藝性能。萬普華等人對6005鋁合金試樣進行了水淬和水淬并深冷處理，來觀察金相組織、抗拉強度等對6005鋁合金力學性能的影響[4]。張健等人利用熱塑性試驗研究了6005A鋁合金的熱裂紋敏感性[5]，張大新等人將6005鋁合金鑄態試樣和擠壓制品試樣在不同溫度固溶加熱后淬火處理，制備金相組織，用混合酸溶液侵蝕后在金相顯微鏡下觀察金相組織[6]。

文章主要就6005鋁合金材料的力學性能性能通過萬能材料試驗機開展了系統的實驗研究。測定試件在準靜態拉伸時，材料的應力應變曲線；提取加載曲線中的屈服點、強度極限；同時，測量實驗前后試件實驗段（即試件的標距段）的長度變化，計算斷裂伸長率和斷面收縮率。

2 準靜態拉伸試驗

2.1 試件及儀器

運用Instron 5969標準電子萬能拉伸試驗機對6005鋁材進行了準靜態拉伸試驗。試件參照GB/T228.1-2010《金屬材料拉伸試驗第一部分：室溫試驗方法》[7]制作。板狀試件的尺寸示意圖如圖1所示。本試驗采用比例試件，形狀為板狀，其厚度為4mm，平行長度為55mm，總長度128 mm。

2.2 試驗結果

將試驗試件在室溫（10～35℃）環境下，試驗試件及試驗用夾頭安裝在試驗機上，試件軸線應與力的作用線重合，將引伸計連接在試件上。試驗機勻速進行拉伸，加載速率為10mm/min，測試試件在拉伸過程中的載荷-變形量的關系。針對橫向切取和縱向切取材料，分別進行五次試驗。試驗過程如圖2所示。

將試驗結果繪制曲線，得到如圖3所示的位移-載荷曲線。

名義應力可定義為？滓=F/A0，即載荷F除以原始截面積A0，而對應的名義應變可由？著=？駐L/L0計算得到，即伸長量？駐L除以原始標距L0。將結果繪制曲線，得到如圖4所示的名義應力-名義應變曲線。

名義應力應變曲線并未真實地反映出材料隨應變變化的關系，因而實際過程中的應力應變要進行相應的修正，需將實驗所沒測的名義應力與應變曲線轉化為真應力真應變曲線。試驗中采用引伸計，可直接測得拉伸過程中的應力和應變數據，繪制得到如圖5所示的真實應力-真實應變曲線。

各次試驗的結果如表1所示。

3 結束語

由準靜態拉伸的位移-載荷曲線、名義應力-應變曲線、真實應力-應變曲線，得到以下幾點結論：（1）相同應變情況下，真實應力略大于名義應力。分析可知，此現象符合實際。因為拉伸試驗過程中，橫截面發生收縮，小于初始橫截面積，導致真實應力大于名義應力。（2）6005鋁合金樣件所能承受的最大拉伸力在2500-2750N范圍內。（3）6005-T5的抗拉強度可達到260MPa，屈服強度約為230MPa，五次重復試驗測得試件的延展率均為12.08%。

參考文獻

[1]尹麗麗.6005A鋁合金的加工特性和性能[J].輕合金加工技術，2000，28（6）：41-46.

[2]劉靜安.鐵道車輛用大型鋁合金擠壓型材的開發應用[J].鋁加工，1995，18（1）：16-23.

[3]陳小祝，匡永祥.鋁及鋁合金在交通運輸業中的應用[J].鋁加工，1993，16（2）：1-15.

[4]萬普華，韓月嬌，等.6005鋁合金深冷處理的組織和性能研究[J].熱加工工藝，2013，42（14）：160-162.

[5]張健，雷振，等.高速列車6005A鋁合金型材焊接熱裂紋分析[J].焊接學報，2012，33（8）：60-65.

[6]張大新，楊瑞成.6005鋁合金的過燒溫度機器組織特征[J].輕合金加工技術，2011，39（4）：39-42.

[7]GB/T228.1-2010.金屬材料拉伸試驗第一部分：室溫試驗方法[S].2010.