摘 要摘 要本课题主要研究的是高速列车用铝合金及其焊接接头的疲劳性能，主要阐述了6005A铝合金的性能特点及用途，以及对应用于高速列车车体上的重要意义等，通过疲劳性能的研究对高速列车车体的疲劳预防做到保护措施。本文首先利用了拉伸试验，对6005A铝合金及其焊接接头进行静拉力试验，分析了母材与焊接接头的性能的差异，分析得出6005A焊接接头处焊缝是最薄弱环节。其次对其焊接接头做了硬度和金相组织分析，比较焊接接头区域的性能特点，分析不同区域的组织特点。最后对其焊接接头做了疲劳试验，通过S-N曲线研究它的疲劳使役性能，得出焊接接头的疲劳极限，比较MIG焊接方法下的铝合金焊接接头与母材疲劳性能的差别。在扫描电镜下分析其疲劳断口的特征，分析疲劳断口的3大区域的特征，研究裂纹的形成与扩展方式。关键词6005A铝合金；焊接接头；力学性能；疲劳性能
目 录
第一章 绪论 1
1.1选题背景 1
1.1.1高速列车用铝合金的优点 2
1.1.2 6005A铝合金性能及特点 3
1.2铝合金的焊接技术 4
1.2.1铝合金的焊接方法 4
1.2.2铝合金的焊接特点 5
1.3铝合金及其焊接接头的疲劳性能 6
1.3.1焊接接头的疲劳影响因素 7
1.3.2 SN 曲线疲劳曲线 7
1.4本课题的研究内容和意义 8
1.4.1国内外研究进展 8
1.4.2本文研究内容 9
1.4.3本文研究的意义 9
第二章 试验材料、设备与方法 10
2.1试验材料 10
2.2试验设备 10
2.3试验方法 13
2.3.1拉伸试验 13
2.3.2金相显微组织观察 14
2.3.3维氏硬度测试 14
2.3.4疲劳试验 14
2.3.5疲劳断口及形貌的观察 15
第三章 6005A铝合金焊接接头显微组织及拉伸、疲
 *景先生毕设|www.jxszl.com +Q: ^351916072* 
劳性能分析 16
3.1 6005A铝合金焊接接头力学性能分析 16
3.1.1 力学性能测试 16
3.1.2 维氏硬度测试 17
3.2 6005A铝合金及其焊接接头金相显微组织分析 19
3.3 6005A铝合金及其焊接接头的疲劳性能分析 20
结 论 27
致 谢 28
参考文献 29
第一章 绪论
1.1选题背景
随着科技的飞速发展，对交通工具的需求量也就有所增加，因此对高速列车的性能要求也就越来越高。因此，对于实现高速列车车体的轻质化和安全性能也就进一步提高，铝合金作为普通而常见的金属材料，已批量应用于轨道车辆的制造业中，特别是在高速列车车体中应用更加广泛。其加工性能好、焊接性能优越、密度比一般金属材料小、比强度与刚度高于其他合金、很方便加工成型以及其抗应力腐蚀性能高等特性[1]，有利于列车、高速列车、地铁、轻轨向着现代化、轻量化的方向发展[2]。根据现实情况来说，高速列车车体质量尽可能要求轻，因此所用材料必须具有轻质这一特性，而且更高的比强度和韧性，耐磨性、耐疲劳、防老化、抗腐蚀等性能也是必须的，而铝合金就是目前最为理想的一种材料。从需要的车体材料选择上来说，铝合金就是一种应用最为广泛的轻金属材料，能很大程度上减轻车体的负荷，也可以减少车体与轨道间的摩擦力，因此对列车的加速性能和动力性能都能够得到改善和提高，从而对列车的加速性能有很大的提高。随着当今高速列车的快速发展，高速列车实现轻量化对其降低能源消耗、进一步提速和减少轮轨磨耗有着重大的意义[3]，因此对车身的轻量化和低能耗有着更高的要求，同时对其安全可靠性的要求也随之提升。
铝合金在高速列车上的应用可以[4]追溯到20世纪中期，早在上个世纪时期，英国国家就在列车上采用了铝合金结构，自此各国就相继发展铝合金结构材料并应用于很多地方，而高速列车车体就是其中应用最广泛之一。在20世纪中期，以日本、美国为代表，法国以及德国等很多西方发达国家也将铝合金投入到列车中，作为车体的材料，并很快发展到世界各国。国外铝合金车体已经实现了工程化，如德国的高速列车ICE、日本的300系和700系电动车组以及法国的TGVDuplex的车体等[5]。目前，日本的高速客车车体几乎全部由铝合金材料制成，欧洲一些国家在轨道车辆制造业中，也形成了批量生产铝合金车体的规模。到2004年为止，全世界已生产出并投入到商业运营中的车辆有 30000 多辆。早在45年前，日本就将铝合金广泛用于铁路车辆的生产制造上，那时所用铝合金材料仅为5083 铝合金和6061铝合金两种，并且当时的车辆结构均采用焊接连接，后来由于技术的发展，铝合金材料的品种也实现了多样化。
由于铝合金材料具有优异的抗腐蚀性能加上重量是金属中较轻的材料，而且先进的可焊接技术和设备对其发展和应用有很大推进作用，所以铝合金材料在交通工具上的应用也逐年增加。世界上其他国家铝合金车辆增长速度也都有大幅度提高，表明了铝合金材料在高速列车车体的应用上前景非常广阔。目前，我国铁路发展也很迅速，对材料的要求也要提高。采用高强度铝合金材料是减轻高速列车车体自重的有效措施。为了实现高速列车的车辆轻型化，研究出一种具有良好的强度和硬度，以及具有良好的焊接性，可塑性车体材料是最为必要的。
1.1.1高速列车用铝合金的优点
铝合金的优点[3][6]：
铝合金的优点是有很高的强度，可塑性能和疲劳性能比很多合金钢要高，质量轻于大多合金钢，用铝合金材料代替合金钢的焊接，可以很大程度上减轻车体的质量，从而可以减小摩擦，实现高速化特点。
铝合金材料经过喷漆等表面处理工艺后，可以实现车体表面的光泽华丽而大气，如图一作为车体结构主导材料，极大的美化了车体的色泽等。
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图一 高速列车车体图
铝合金具有良好的耐腐蚀性。作为车体材料暴露在空气中，其表面可以被氧气氧化生成致密的氧化物，保护车体免受腐蚀，因此在制作时表面无需涂装也可以保护车体减少腐蚀，能够明显的改善环境，也可降低维护保养等费用，使车体的使用寿命延长。从维修的角度考虑，车体的使用寿命比钢制车体的使用寿命可增加10年以上，降低了成本。
铝合金车体的密封性比钢质材料要好，还可以降低噪音，使列车的舒适性提高。
铝合金材料回收利用率高。铝合金车体在达到使用寿命后，材料一般可以回收再次利用，报废率较低，而且对环境污染很小。
1.1.2 6005A铝合金的性能及特点

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