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6xxx系铝合金是可热处理强化铝合金,因其具有中等强度,耐腐蚀性、焊接性能、成形性能和耐高温性能良好等一系列优良的综合性能,被广泛应用于航空航天、轨道交通及现代建筑等领域。研究表明,通过调控合金成分和改进轧制、热处理工艺等能够有效改善铝合金板材的成形性能和力学性能,从而使铝合金得到更广泛的应用,但同时,其断裂失效造成的事故往往会使生命和财产受到巨大损失,据统计,在机械失效中,疲劳失效约占80%以上,疲劳失效在工程失效中越来越突出。因此,本文通过采用金相显微镜、拉伸试验、疲劳试验、扫描电镜(SEM)以及透射电镜(TEM)分析等技术手段,对6xxx系铝合金的力学性能和疲劳特性开展研究,研究了6xxx系铝合金的高低温拉伸流变行为及轧制工艺;通过试验与理论相结合,建立了AlMgSiCu合金板材的S-N曲线,探索了合金板材疲劳的断裂特征及基本规律,弄清了疲劳裂纹萌生和扩展机制,并且研究了不同时效状态对Al-Mg-Si-Cu合金板材断裂性能及疲劳特性的影响,为6xxx系铝合金的断裂研究打下基础。本文得到的主要研究结论如下:(1)通过对Al-0.75Mg-0.75Si-0.8Cu合金和Al-0.75Mg-0.75Si-0.8Cu-0.7Zr合金分别进行高温拉伸和中低温拉伸实验发现,流变应力随温度的升高而降低,随应变速率的增加而增加,建立了其各自的高温拉伸本构方程。并且探索了Al-0.75Mg-0.75Si-0.8Cu-0.7Zr合金的轧制工艺,经300℃热轧+510℃/80min+195℃/13 h+冷轧加工后,合金抗拉强度达到最大值为475 MPa,伸长率为8.13%。(2)建立了Al-0.75Mg-0.75Si-0.8Cu合金板材在不同应力水平下的S-N曲线的幂函数表达式,S-N曲线的斜率随着应力水平的降低逐渐减少而后趋于平稳。用Origin软件将实验所测得数据和计算所求得的S-N曲线表达式拟合,发现两者基本吻合。(3)疲劳裂纹主要在材料表面或近表面处的杂质或是第二相粒子处萌生,在高应力水平下,裂纹萌生倾向于多源性,这是由于加载应力增大,粒子容易自身破裂而产生微裂纹,又由于裂纹尖端产生应力集中,致使裂纹容易向基体中扩展;在裂纹扩展区,随着加载应力增大,断口中二次裂纹和孔洞数量增多,疲劳辉纹间距增大。(4)欠时效、峰时效和过时效状态下Al-Mg-Si-Cu合金在疲劳过程中强度整体上都有所提升,在疲劳过程早期、中期和晚期合金的屈服强度走向较为相近,呈现先增大后降低的趋势。