船用5083铝合金蠕变试验研究

《船用5083铝合金蠕变试验研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、船用5083铝合金蠕变试验研究　　摘要：本文介绍铝合金材料（包括焊后材料）的长时间加温拉伸试验，试验温度及温度变化历程模拟我国南方地区夏天户外环境，持续时间6个月。通过对蠕变数据进行分析，论述5083铝合金在特定工况下可能发生蠕变的程度以及卸载后的恢复情况，探讨蠕变现象对5083铝合金船体变形的影响。　　关键词：5083铝合金船体变形蠕变　　中国分类号：U668.2文献标识码：A　　Abstract：Thispaperintroducesthehigh-temperaturetensiletestofaluminumalloy5083，thetesttemperatureandtempera

2、turevariationaresimulatedaccordingtosummeroutdoorenvironmentofsouthregionandthedurationis6months.Throughdataanalysisofthecreeptest，thispaperdiscussesthecreepdegreeofaluminumalloy5083underspecialconditions，recoveryafterunloadingandinfluenceofcreepondeformationofhullmadeofaluminumalloy5083.　　Keywords

3、：Aluminumalloy5083；Deformationofhull；Creep　　1前言　　蠕?通常指温度不变、载荷不变的条件下，物体的变形随着时间的增长而缓慢增大的现象。相对于钢质材料，铝合金材料刚度较低、塑性好。长期搁置状态铝合金材料是否会发生蠕变，从而导致船体产生较大或不易恢复的变形。本文以5083船用铝合金材料为研究对象，开展长时间加温拉伸试验。通过分析试验结果，论述5083铝合金在特定工况下可能发生蠕变的程度以及卸载后的恢复情况，并在此基础上探讨蠕变现象对5083铝合金船体变形的影响。　　25083铝合金材料力学特性　　铝-镁系合金是一种具有中等强度、优良的耐蚀性和可焊性的非

4、热处理强化合金。该系合金在海水和海洋大气条件下，不仅具有优良的抵抗一般腐蚀的性能，而且可以消除剥落腐蚀和应力腐蚀倾向，其焊接性能在铝合金中也是优秀的。该系合金是唯一可用于船体建造的铝合金。由于5083合金具有的强度、耐蚀性和工艺性等综合性能最好，在船体建造中5083铝合金比其它铝-镁合金应用更广泛，其机械性能如表1所示。　　3拉伸试验方案　　3.1试验应力范围　　考虑到试验应力值接近材料的屈服强度时，材料更多地表现为其屈服特性，蠕变的特性则难以确定。因此，将试验方案中的最大测试应力限定在200MPa，焊材限定在100MPa。拉伸试验应力级确定，见表2。　　3.2试验持续时间　　通过实地调研，

5、最长的驻排时间一般都在4～5个月之间，最长不超过6个月，所以选定6个月作为持续拉伸试验时间。　　3.3试验温度及温度历程　　试验中必须考虑到温度对材料蠕变的影响。为真实地反映长期搁置的实际情况，通过调研决定了试验温度及其变化历程。根据气象局提供的资料，平均每年南方地区地表温度最高可达到55℃，考虑到船体温度会略高于地表温度，所以选定60℃为温度上限。试验温度及温度变化历程模拟了我国南方热带地区的情况，从早上8时开始是升温过程，到17时左右温度会下降，白天时间保持在60℃。　　4试验情况及结果分析　　按照中华人民共和国国家标准GB/T2039-1997《金属拉伸蠕变及持久试验方法》，在自己制作

6、的控温箱内拉伸铝板条（图1）。试验机保持恒拉力，确保各剖面达到表2要求的恒拉应力。在各试件、各剖面贴应变片，2片串联组成1/4电桥测应变，设置温度补偿片，用应变仪联机自动测量，可准确测出纯拉蠕变应变。连续6个月每天记录有关数据（图2、图3），其中图2为母材试验数据，图3为焊材试验数据，散点为微应变试验测量值，右侧数值表示应力等级。　　从图2、图3可以看出：（1）随着时间的增加，微变形随之增加；（2）每个应力等级的最大微应变，发生在180天即最长时间点；（3）在相同时间点，应力等级越大，微应变越大；（4）相同时间点和相同应力等级条件下，焊材的微应变大于母材的微应变。　　试验数据显示：5083母

7、材在200Mpa应力等级、180天，最大微应变量为0.000317。假设构件尺寸为600mm（肋距），且材料产生最大蠕变量，则由微应变引起的变形0.000317X600=0.1902m一般而言，应变量对工程结构要产生影响，其值至少要达到相当于同时发生的弹性应变量的量级。据相关资料，船体大部分弹性变形量在10mm左右，根据本试验获得的数据近似推算，要达到此弹性应变量，其时间至少需要800天。　　在完成连续拉伸试