船用6082铝合金静态力学性能测试

作者：王轶松

来源：《科技创新导报》 2012年第6期

王轶松

(天津振津工程集团有限公司 天津 300222)

摘 要:由于6082铝合金具有多种优良性能,因而被广泛应用于工程实践。本文以船用6082铝合金为研究对象,通过多种试验手段与试验设备,测试其静态力学性能,最终获得了材料的弹性模量、抗拉强度、切变模量以及洛氏硬度等力学参数。结果表明船用6082铝合金的各项力学性能指标总体上均高于一般铝合金材料。本文工作为该种材料的实际工程应用提供了重要的试验数据,具有重要的工程意义。

关键词:6082铝合金 静态 力学性能 测试

中图分类号:O348.2 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)02(c)-0010-02

6082铝合金属于A1-Mg-Si系,具有中等强度,较好的耐蚀性,良好的加工性能,广泛用于大型焊接结构件,航海用零件及模具加工用坯料[1,2]。在铝合金材料的生产过程中,经常采用不同的热处理、挤压成型、冷作硬化等加工手段,使其具有较好的力学性能以适用于各种特殊用途。因此,在铝合金投入使用之前对其力学性能进行测试显得尤为重要。

本文的测试对象为经挤压处理的船用固溶时效-T6状态6082铝合金,其屈服强度和抗拉强度与典型6082铝合金相比有明显提高,而其伸长率则有所减小,体现了冷作硬化的效果。利用各种试验设备,对标准试件进行拉伸试验、扭转试验、弯曲试验、洛氏硬度试验,得到了该种6082铝合金材料的弹性模量、抗拉强度、抗扭强度、洛氏硬度等静态力学参量,为该种材料的工程应用提供重要的试验数据。

1 试验

1.1 试件及试验设备

拉伸试验以及扭转试验采用10短比例试样[3,4],图1即为试样加工图纸,试验段直径公差±0.04mm。

弯曲试验参照国标确定试样形状[5],如图2所示。硬度试验要求样品有两个平行平面即可[6]。

拉伸和弯曲试验的试验设备采用长春试验机研究所生产的CSS-44100型电子万能试验机。载荷量程为100kN,分辨力为10N。应变式引伸计标距为50mm,量程25mm,分辨力0.001mm。

扭转试验设备为长春试验机研究所生产的ND-500型扭转试验机。载荷量程为500Nm,分辨力为0.1Nm,转角分辨力为0.1°。

硬度试验采用上海集敏公司生产的HBRVU-187.5型布洛维光学硬度计。

1.2 试验方案

拉伸试验、扭转试验以及弯曲试验均取3件试样进行测试。硬度试验在1件试样上取6个测点进行测试。如果测试结果具有较好的重复性,则认为测试结果可靠,如果结果不具有较好的重复性,则需要增加试样及测点数量,进一步进行测试。

拉伸试验采用横梁位移控制模式加载,横梁位移速度5mm/min。扭转试验采用夹头旋转角度控制模式加载,弹性变形阶段加载速度为20°/min,塑性变形阶段加载速度为100°/min。该种铝合金材料具有较强的塑性变形能力,弯曲试验为90°冷弯。铝材一般质地脚软,硬度试验主要测试其洛氏硬度HRA值,采用120°圆锥金刚石压头,载荷588N。

2 测试结果

拉伸试验得到船用6082铝合金的静态拉伸力学参数如表1所示。由表1可以看出,拉伸试验结果具有较好的重复性。对3组试验结果取均值,可认为规定非比例延伸强度Rp0.2为

262.7MPa;抗拉强度Rm为309.1MPa;断后伸长率A为16.4%;断面收缩率为43.4%,弹性模量E为73GPa。

扭转试验得到船用6082铝合金的静态扭转力学参数如表2所示。由表2可以看出,扭转试验结果具有较好的重复性。对3组试验结果取均值,可认为切变模量G为27.04GPa;屈服扭矩Ts为34.97Nm;抗扭强度b为256.1GPa;剪切屈服点s为178.2MPa,断裂转角j为574.2°。

弯曲试验的测试结果如表3所示,测试结果具有良好重复性。结果表明船用6082铝合金具有非常强的塑性变形能力。

测得船用6082铝合金的洛氏硬度HRA值如表4所示。取平均值认为该种材料的洛氏硬度HRA值为30.2。

3 结语

本文针对船用铝合金6082原材料,参照各类相应的国家标准试验方法,设计加工了各种力学测试的标准试样,对其基本的力学性能进行了多种试验内容。测试得到了6082铝合金的拉伸性能参数抗拉强度、屈服强度、断后伸长率、断面收缩率和弹性模量,扭转性能参数抗扭强度、扭转屈服点/切变模量和断裂扭转角,以及材料的洛氏硬度HRA的数值。

本文测试结果表明船用固溶时效-T6状态6082铝合金的各项力学性能指标总体上均高于一般铝合金材料的性能参数。测试结果总体上具有较好的重复性,表明材料的材质均匀,性能稳定。而在90°冷弯测试中,试样受拉外侧出现很大的塑性变形痕迹,但未出现可见裂纹。表明该型材具有良好的塑性变形能力,适合挤压成型和加工。

本文测试的船用6082铝合金的各项静态力学参数为该种材料的实际工程应用提供了重要的试验数据,本文工作具有较为重要的工程意义。

参考文献

[1]马英义,宛亚坤,王景新.6082铝合金热轧工艺研究[J].轻合金加工技术.2000,28(6):11-12.

[2]罗钧,倪希.6082铝合金挤压铝型材生产工艺研究[J].冶金丛刊,2007,4:4-5.

[3]GB/T 228-2002,金属材料室温拉伸试验方法[S].2002.

[4]GB/T 10128-2007,金属材料室温扭转试验方法[S].2007.

[5]GB/T 232-1999,金属材料弯曲试验方法[S].1999.

[6]GB/T 231.1～3-2002,金属洛氏硬度试验[S].2002.