6005铝合金材料力学性能研究

许磊

摘 要：采用万能材料试验机，对典型车用的6005铝合金材料进行准静态拉伸试验。输出载荷-变形量关系，获得应力-应变曲线，进而分析材料的弹性模量、极限强度、极限应变、屈服强度和延展率等力学性能。

关键词：6005铝材；准静态拉伸；应力-应变曲线；力学性能

1 概述

车辆用6005铝合金属于Al-Mg-Si系中等强度铝合金。由于其优良的挤压成形性、耐腐蚀性和良好的焊接性，在国外被广泛用于高速列车、地铁列车、双层列车和客货汽车车体所需的薄壁、中空的大型铝合金壁板型材以及其它工业用结构型材。在我国，铝合金大型材已研制成功并投入生产，随着我国交通运输业的发展，6005铝合金在高速、轻型铝合金列车和地铁列车以及轻型客货汽车上的应用必将越来越多[1-3]。

6005具有较高的工艺性能。万普华等人对6005铝合金试样进行了水淬和水淬并深冷处理，来观察金相组织、抗拉强度等对6005铝合金力学性能的影响[4]。张健等人利用热塑性试验研究了6005A铝合金的热裂纹敏感性[5]，张大新等人将6005铝合金铸态试样和挤压制品试样在不同温度固溶加热后淬火处理，制备金相组织，用混合酸溶液侵蚀后在金相显微镜下观察金相组织[6]。

文章主要就6005铝合金材料的力学性能性能通过万能材料试验机开展了系统的实验研究。测定试件在准静态拉伸时，材料的应力应变曲线；提取加载曲线中的屈服点、强度极限；同时，测量实验前后试件实验段（即试件的标距段）的长度变化，計算断裂伸长率和断面收缩率。

2 准静态拉伸试验

2.1 试件及仪器

运用Instron 5969标准电子万能拉伸试验机对6005铝材进行了准静态拉伸试验。试件参照GB/T228.1-2010《金属材料拉伸试验第一部分：室温试验方法》[7]制作。板状试件的尺寸示意图如图1所示。本试验采用比例试件，形状为板状，其厚度为4mm，平行长度为55mm，总长度128 mm。

2.2 试验结果

将试验试件在室温（10～35℃）环境下，试验试件及试验用夹头安装在试验机上，试件轴线应与力的作用线重合，将引伸计连接在试件上。试验机匀速进行拉伸，加载速率为10mm/min，测试试件在拉伸过程中的载荷-变形量的关系。针对横向切取和纵向切取材料，分别进行五次试验。试验过程如图2所示。

将试验结果绘制曲线，得到如图3所示的位移-载荷曲线。

名义应力可定义为？滓=F/A0，即载荷F除以原始截面积A0，而对应的名义应变可由？着=？驻L/L0计算得到，即伸长量？驻L除以原始标距L0。将结果绘制曲线，得到如图4所示的名义应力-名义应变曲线。

名义应力应变曲线并未真实地反映出材料随应变变化的关系，因而实际过程中的应力应变要进行相应的修正，需将实验所没测的名义应力与应变曲线转化为真应力真应变曲线。试验中采用引伸计，可直接测得拉伸过程中的应力和应变数据，绘制得到如图5所示的真实应力-真实应变曲线。

各次试验的结果如表1所示。

3 结束语

由准静态拉伸的位移-载荷曲线、名义应力-应变曲线、真实应力-应变曲线，得到以下几点结论：（1）相同应变情况下，真实应力略大于名义应力。分析可知，此现象符合实际。因为拉伸试验过程中，横截面发生收缩，小于初始横截面积，导致真实应力大于名义应力。（2）6005铝合金样件所能承受的最大拉伸力在2500-2750N范围内。（3）6005-T5的抗拉强度可达到260MPa，屈服强度约为230MPa，五次重复试验测得试件的延展率均为12.08%。

参考文献

[1]尹丽丽.6005A铝合金的加工特性和性能[J].轻合金加工技术，2000，28（6）：41-46.

[2]刘静安.铁道车辆用大型铝合金挤压型材的开发应用[J].铝加工，1995，18（1）：16-23.

[3]陈小祝，匡永祥.铝及铝合金在交通运输业中的应用[J].铝加工，1993，16（2）：1-15.

[4]万普华，韩月娇，等.6005铝合金深冷处理的组织和性能研究[J].热加工工艺，2013，42（14）：160-162.

[5]张健，雷振，等.高速列车6005A铝合金型材焊接热裂纹分析[J].焊接学报，2012，33（8）：60-65.

[6]张大新，杨瑞成.6005铝合金的过烧温度机器组织特征[J].轻合金加工技术，2011，39（4）：39-42.

[7]GB/T228.1-2010.金属材料拉伸试验第一部分：室温试验方法[S].2010.