微弧氧化6082-T6铝合金的高周疲劳性能及残余应力松弛机理

摘要

为研究微弧氧化(MAO)处理对高速铁路接触网腕臂用6082-T6铝合金高周疲劳性能的影响,开展了6082-T6铝合金未处理(UP)及MAO处理试样的旋转弯曲疲劳实验,获得了循环应力与疲劳寿命(S-N)曲线。采用激光共聚焦显微镜、纳米压痕仪、XRD和SEM研究了试样的表面形貌及粗糙度、剖面形貌、剖面纳米硬度和弹性模量梯度分布、膜层相成分以及疲劳断口形貌,采用X射线残余应力分析仪获得了不同循环应力下MAO试样膜层-基体界面残余应力的松弛行为。实验结果表明:微弧氧化处理试样的表面形貌严重恶化,并且在膜层与基体交界处存在较大的残余拉应力,导致疲劳性能大幅度降低。此外,当循环应力和基体残余拉应力(平衡膜层的残余应力)之和大于基体材料的循环屈服强度时,膜层-基体界面残余拉应力出现松弛。最后,采用失配应变理论分析了膜层-基体界面残余拉应力的形成机理及其在外加循环应力作用下的松弛机理,深入讨论了在高循环应力和低循环应力作用下,膜层对基体疲劳性能的影响。