应力集中因子和应力比对2026-T3511铝合金型材高周疲劳性能的影响

李 东

(上海飞机设计研究院 材料工程部，上海 200232)

2026铝合金型材是作为替代2024 铝合金和2224 铝合金挤压型材的新型铝合金挤压型材，相对2024和2224铝合金， 2026铝合金减少了铁、硅含量， 同时加入了少量锆来抑制热加工过程中的再结晶，是一种应用于航空航天方面的先进铝合金结构材料[1-2]。更少的“粗晶再结晶带”和更小的机械加工变形带来更好的可加工性能；2026铝合金具有比2024和2224铝合金更高的强度和断裂韧性，更好疲劳裂纹扩展性能使其具有更长的检查周期和更好的残余强度[3-4]。刘常升[5]分析了不同应力集中对2024铝合金板材疲劳性能的影响。李矿、熊峻江[6]等研究了腐蚀环境下的2E12-T3和7050-T7451铝合金的疲劳性能。胡本润、吴学仁[7]对不同试样缺口表面状态下的2024铝合金疲劳小裂纹扩展行为进行了研究。

目前针对2026铝合金型材的疲劳性能的系统性分析研究尚未见报道,本试验研究给2026-T3511铝合金型材建立飞机用疲劳设计值提供参考。

1 试验方法

对图1所示的2026-T3511铝合金型材按AMS4338材料规范进行复验，其化学成分如表1所示。

图1 试验用2026-T3511铝合金型材横截面Fig.1 Cross setion of 2026-T3511 aluminum alloy profile

表1 2026-T3511铝合金型材化学成分(质量分数/%)Table 1 Chemical composition of 2026-T3511 aluminum alloy profile(wt/%)

参照试验标准ASTM E466《金属材料力控制轴向等幅疲劳试验实施规程》的试验方法，对2026-T3511 铝合金型材进行高周疲劳试验。高周疲劳试样所用的试样有四种类型：光滑疲劳试样Kt=1(图2a)、中心开孔疲劳试样Kt=2.5(图2b)和U形缺口疲劳试样Kt=3(图2c)。试验所选择的应力比包括三种：R=-1、R=0.06、R=0.5。

图2 不同应力集中因子试样形式Fig.2 Specimen shapes with different stress concentration factors

1)用成组法测定S-N曲线……