許磊

摘 要：采用萬能材料試驗(yàn)機(jī)，對(duì)典型車用的6005鋁合金材料進(jìn)行準(zhǔn)靜態(tài)拉伸試驗(yàn)。輸出載荷-變形量關(guān)系，獲得應(yīng)力-應(yīng)變曲線，進(jìn)而分析材料的彈性模量、極限強(qiáng)度、極限應(yīng)變、屈服強(qiáng)度和延展率等力學(xué)性能。

關(guān)鍵詞：6005鋁材；準(zhǔn)靜態(tài)拉伸；應(yīng)力-應(yīng)變曲線；力學(xué)性能

1 概述

車輛用6005鋁合金屬于Al-Mg-Si系中等強(qiáng)度鋁合金。由于其優(yōu)良的擠壓成形性、耐腐蝕性和良好的焊接性，在國(guó)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(yè)用結(jié)構(gòu)型材。在我國(guó)，鋁合金大型材已研制成功并投入生產(chǎn)，隨著我國(guó)交通運(yùn)輸業(yè)的發(fā)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(yīng)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(duì)6005鋁合金試樣進(jìn)行了水淬和水淬并深冷處理，來觀察金相組織、抗拉強(qiáng)度等對(duì)6005鋁合金力學(xué)性能的影響[4]。張健等人利用熱塑性試驗(yàn)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(tài)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(xué)性能性能通過萬能材料試驗(yàn)機(jī)開展了系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究。測(cè)定試件在準(zhǔn)靜態(tài)拉伸時(shí)，材料的應(yīng)力應(yīng)變曲線；提取加載曲線中的屈服點(diǎn)、強(qiáng)度極限；同時(shí)，測(cè)量實(shí)驗(yàn)前后試件實(shí)驗(yàn)段（即試件的標(biāo)距段）的長(zhǎng)度變化，計(jì)算斷裂伸長(zhǎng)率和斷面收縮率。

2 準(zhǔn)靜態(tài)拉伸試驗(yàn)

2.1 試件及儀器

運(yùn)用Instron 5969標(biāo)準(zhǔn)電子萬能拉伸試驗(yàn)機(jī)對(duì)6005鋁材進(jìn)行了準(zhǔn)靜態(tài)拉伸試驗(yàn)。試件參照GB/T228.1-2010《金屬材料拉伸試驗(yàn)第一部分：室溫試驗(yàn)方法》[7]制作。板狀試件的尺寸示意圖如圖1所示。本試驗(yàn)采用比例試件，形狀為板狀，其厚度為4mm，平行長(zhǎng)度為55mm，總長(zhǎng)度128 mm。

2.2 試驗(yàn)結(jié)果

將試驗(yàn)試件在室溫（10～35℃）環(huán)境下，試驗(yàn)試件及試驗(yàn)用夾頭安裝在試驗(yàn)機(jī)上，試件軸線應(yīng)與力的作用線重合，將引伸計(jì)連接在試件上。試驗(yàn)機(jī)勻速進(jìn)行拉伸，加載速率為10mm/min，測(cè)試試件在拉伸過程中的載荷-變形量的關(guān)系。針對(duì)橫向切取和縱向切取材料，分別進(jìn)行五次試驗(yàn)。試驗(yàn)過程如圖2所示。

將試驗(yàn)結(jié)果繪制曲線，得到如圖3所示的位移-載荷曲線。

名義應(yīng)力可定義為？滓=F/A0，即載荷F除以原始截面積A0，而對(duì)應(yīng)的名義應(yīng)變可由？著=？駐L/L0計(jì)算得到，即伸長(zhǎng)量？駐L除以原始標(biāo)距L0。將結(jié)果繪制曲線，得到如圖4所示的名義應(yīng)力-名義應(yīng)變曲線。

名義應(yīng)力應(yīng)變曲線并未真實(shí)地反映出材料隨應(yīng)變變化的關(guān)系，因而實(shí)際過程中的應(yīng)力應(yīng)變要進(jìn)行相應(yīng)的修正，需將實(shí)驗(yàn)所沒測(cè)的名義應(yīng)力與應(yīng)變曲線轉(zhuǎn)化為真應(yīng)力真應(yīng)變曲線。試驗(yàn)中采用引伸計(jì)，可直接測(cè)得拉伸過程中的應(yīng)力和應(yīng)變數(shù)據(jù)，繪制得到如圖5所示的真實(shí)應(yīng)力-真實(shí)應(yīng)變曲線。

各次試驗(yàn)的結(jié)果如表1所示。

3 結(jié)束語

由準(zhǔn)靜態(tài)拉伸的位移-載荷曲線、名義應(yīng)力-應(yīng)變曲線、真實(shí)應(yīng)力-應(yīng)變曲線，得到以下幾點(diǎn)結(jié)論：（1）相同應(yīng)變情況下，真實(shí)應(yīng)力略大于名義應(yīng)力。分析可知，此現(xiàn)象符合實(shí)際。因?yàn)槔煸囼?yàn)過程中，橫截面發(fā)生收縮，小于初始橫截面積，導(dǎo)致真實(shí)應(yīng)力大于名義應(yīng)力。（2）6005鋁合金樣件所能承受的最大拉伸力在2500-2750N范圍內(nèi)。（3）6005-T5的抗拉強(qiáng)度可達(dá)到260MPa，屈服強(qiáng)度約為230MPa，五次重復(fù)試驗(yàn)測(cè)得試件的延展率均為12.08%。

參考文獻(xiàn)

[1]尹麗麗.6005A鋁合金的加工特性和性能[J].輕合金加工技術(shù)，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(fā)應(yīng)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(yùn)輸業(yè)中的應(yīng)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(xué)報(bào)，2012，33（8）：60-65.

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

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