铝合金和大多数金属材料一样，通常对平均应力更敏感。特别是拉伸平均应力对疲劳强度有不利影响，可促进裂纹的萌生和扩展，导致断裂。材料的平均应力敏感性对机械部件的设计和应用寿命预测具有重要意义。许多关于铝合金的研究证明了这一主题的必要性，主要集中在合金平均应力对疲劳强度的影响，以及用不同的值方法计算疲劳寿命。等通道角压(ECAP)最突出的大塑性变形（SPD）许多研究证明，技术之一已经应用于实验室和工业规模ECAP处理对铝合金高周疲劳行为有益，但严重塑性变形对铝合金平均应力敏感性的影响仍为空白。
德国开姆尼茨工业大学的研究人员为6082铝合金单道ECAP加工，并与常规挤压峰时效铝合金进行比较。ECAP影响高周疲劳行为和疲劳强度的平均应力敏感性。相关论文题为Equal-channel angular pressing influencing the mean stress sensitivity in the high cycle fatigue regime of the 6082 aluminum alloy”发表在Materials Science & Engineering A。
论文链接：
https://doi.org/10.1016/j.msea.2020.140014
6082铝合金常规挤压截面15×15mm正方形实心型材为达到峰值应力铝合金530℃×60min固溶处理后，170℃×65h时效处理，以下简称T6（屈服强度297MPa；抗拉强度307MPa；伸长率23.7%)。上述固溶处理后，立即单次进行室温ECAP（角度90°；速度50mm/min），后进行170℃×40min时效处理，其中冷塑性变形后人工时效的工艺顺序称为T8.以下简称T8 ECAP（屈服强度332MPa；抗拉强度345MPa；伸长率18.3%)（R=-1）、拉（R=0）和拉-拉（R=0.1）三种拉压比下进行高周疲劳试验。
研究发现，在挤压峰时效下（T6)纤维组织结构强烈(晶粒5-40μm），在ECAP处理后，微结构不均匀，由于局部塑性应变，晶粒尺寸小于1μm、宽度为40μm细晶剪切带。挤压峰值时效合金的疲劳强度受应力比的影响很大，因此具有明显的平均应力敏感性，高应力比平均应力的增加导致疲劳强度范围的下降。T与6合金相比，单次ECAP在所有应力比下，疲劳强度振幅显著增加。此外，平均应力的影响降至接近零，不同应力的疲劳强度几乎相同。ECAP经过处理后，合金对压缩应力更敏感ECAP处理引入的剪切变形，压缩载荷和挤压峰值时效合金(362±4 MPa）屈服强度较小(355±2 MPa）。
图1T6态和T8 ECAP态显微组织
图2 6082铝合金T8 ECAP疲劳加载后断口表面的光学显微图
研究表明，平均应力敏感性不仅受到拉伸屈服强度的影响，而且与材料的微结构、力学性能和加工方法密切相关。疲劳强度对应力比的依赖主要受到某一加载方向的敏感性的影响。压缩加载和拉伸加载在高循环疲劳状态下同样重要。
图3 在三种应力比下，常规挤压6082铝合金T6态和T8 ECAP状态疲劳行为
图4 6082铝合金常规挤压T6态和T8 ECAP态疲劳强度NE=平均应力敏感性敏感性
(文:破风)
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