腐蚀环境对预腐蚀铝合金腐蚀疲劳性能的影响

采用不同环境下的轴向加载疲劳性能测试方法,研究了不同环境对预腐蚀7XXX铝合金腐蚀疲劳性能的影响.结果表明:腐蚀环境对其疲劳寿命的影响从重到轻依次是:油箱积水、盐水、潮湿空气和实验室空气.当应力比R为0.5和0.06时,潮湿空气下的疲劳寿命比实验室空气下的略低,降低的幅度随着应力的降低而增大;在低应力水平区盐水和油箱积水环境对疲劳寿命的影响基本相同.当应力比R为-1时,盐水下的疲劳寿命总是略低于油箱积水环境下的疲劳寿命;潮湿空气相比实验室空气下的疲劳寿命随着应力的降低,降低的幅度比应力比为0.5和0.06时要略大.     

不同腐蚀环境对7475-T7351铝合金疲劳性能及裂纹扩展速率的影响

采用轴向加载疲劳和疲劳裂纹扩展速率性能测试方法,研究了不同腐蚀环境对7475-T7351铝合金厚板疲劳及裂纹扩展性能的影响.结果表明:腐蚀环境对7475铝合金的疲劳性能有较大影响,油箱积水和3.5%(质量分数,下同)NaCl溶液中光滑试样的疲劳强度较室温下降约68%,油箱积水和3.5%NaCl溶液环境对材料疲劳强度的影响程度基本相同;不同环境腐蚀(空气和3.5%NaCl)和不同温度(室温和125℃)对材料的低周疲劳性能影响不大;腐蚀环境对裂纹扩展有较明显的加速作用,油箱积水和3.5%NaCl溶液环境对裂纹扩展的加速规律基本一致.     

腐蚀环境下2024-T3铝合金疲劳裂纹扩展和剩余强度实验研究

对2024-T3铝合金在5种典型实验室环境和3种组合环境下的疲劳裂纹扩展和剩余强度进行了实验研究.通过实验获得的裂纹扩展数据,对Paris公式进行条件拟合,得到各种环境下的裂纹扩展常数,并作了对比分析.结果表明,腐蚀环境的参与使2024-T3铝合金的疲劳裂纹扩展速率明显加快,不同腐蚀环境对疲劳裂纹扩展速率的影响程度不同,其影响的严重程度由重到轻依次为:油箱结构区、厨房与厕所、油箱积存水、盐水、潮湿空气、高空环境、干燥空气.实验数据还进一步表明,腐蚀介质对临界裂纹长度的影响很小,说明环境对剩余强度能力无直接影响.     

潮湿空气环境对2024-T3铝合金疲劳性能的影响

采用2024-T3铝合金含中心孔试件进行了实验室空气环境和潮湿空气环境下的疲劳寿命实验及升降法实验,研究了潮湿空气环境对2024-T3铝合金疲劳性能的影响.结果表明,潮湿空气环境显著降低了2024-T3铝合金的疲劳性能,潮湿空气环境对其疲劳寿命特征值和疲劳强度均值的影响系数分别为0.6059和0.8722;在潮湿空气环境中疲劳寿命的分散性变大,用疲劳寿命的中值或特征值得到的腐蚀影响系数进行可靠度95%的腐蚀环境下的寿命修正,将得到偏危险的结果.用潮湿空气环境对基本可靠性寿命的影响系数由标准S-N曲线折算得到的对疲劳强度的影响系数与升降法测得的对疲劳强度的影响系数基本一致,在潮湿空气环境下标准S-N曲线参数仍然适用.     

预腐蚀铝合金典型螺栓单搭接件疲劳寿命研究

模拟飞机服役环境,对航空LY12 铝合金板材典型螺栓单搭接试验件做了预腐蚀试验,然后通过疲劳试验得到了未腐蚀试验件和预腐蚀后试验件的疲劳寿命。通过对试验件分解检查,分析了腐蚀对航空LY12 铝合金典型螺栓单搭接件的影响。建立了考虑腐蚀影响的基于断裂力学的沉孔螺栓搭接件疲劳寿命计算模型,对预腐蚀搭接件的疲劳寿命进行了计算和分析。结果表明:螺栓孔附近和搭接面腐蚀较表面其他部位严重,腐蚀产物的膨胀作用下产生了“枕垫效应”;计算模型得到的疲劳寿命与试验寿命吻合较好,其中模型1 最大相对误差为36.7%,模型2 的最大相对误差为25.7%。搭接件不同的腐蚀程度要选择不同的计算模型才能得出精确的结果。在分析较严重的腐蚀对搭接件疲劳寿命影响时,应考虑搭接面的多腐蚀损伤。     

孔边倒角和预腐蚀作用下航空铝合金疲劳性能及断裂机理研究

基于航空铝合金带孔结构材料在服役过程中常因腐蚀损伤而导致疲劳断裂问题,通过对未腐蚀和预腐蚀24h后的7075铝合金双孔未倒角和双孔倒角试样进行疲劳实验研究,分析腐蚀预损伤和孔边倒角对试件疲劳性能的影响及疲劳断裂特性差异。结果表明:腐蚀预损伤对7075铝合金材料疲劳寿命的影响显著,双孔未倒角和倒角试样预腐蚀24h后试样中值疲劳寿命比未腐蚀试样最大下降了31.74%和26.92%;孔边倒角对材料疲劳寿命有一定的影响,未腐蚀和预腐蚀24h孔边倒角试样中值疲劳寿命比未倒角试样最大下降了28.02%和15.36%,主要原因是由于孔边倒角过程中产生加工刀痕,引入了"预损伤",且倒角后疲劳裂纹萌生位置变多,导致材料发生疲劳断裂的概率变大。     

航空铝合金原位腐蚀疲劳性能及断裂机理EI北大核心CSCD

为了研究不同腐蚀条件下2024铝合金的疲劳性能,首先设计搭建原位腐蚀疲劳平台,然后分别进行无腐蚀疲劳、预腐蚀疲劳和原位腐蚀疲劳实验,分析不同腐蚀疲劳条件下2024铝合金的疲劳断裂行为,最后利用扫描电镜(SEM)表征宏、微观断口特征,探究失效机理。结果表明:相同腐蚀环境和时间下,预腐蚀和原位腐蚀疲劳寿命分别为无腐蚀疲劳寿命的92%和42%;在原位腐蚀疲劳条件下,滑移带挤入、挤出导致表面粗糙度增加,吸附较多腐蚀介质,加剧蚀坑演化,易于裂纹萌生并形成多个裂纹源。裂纹的连通形成更大尺寸的损伤,并在材料内部快速扩展。预腐蚀和原位腐蚀疲劳试件断口观察到大量脆性疲劳条带,并且原位腐蚀疲劳条带平均间距约为无腐蚀疲劳条带间距的2倍,说明原位腐蚀疲劳条件下裂纹扩展速率更快。     

LY12—CZ和LC4—CS铝合金在多种环境中的腐蚀疲劳裂纹扩展

文中对两种常用铝合金LY12—CZ和LC4—CS在各种环境中的疲劳裂纹扩展速率与实验室空气中的数据进行了比较,揭示了不同的腐蚀环境对疲劳裂纹扩展速率的影响。腐蚀环境的参加使两种铝合金的裂纹扩展速率明显加快,其影响的严重程度由重到轻依次为:盐水,盐雾,盐雾+SO_2,潮湿空气。LC4—CS合金比LY12—CZ合金对环境因素表现更为敏感,其疲劳裂纹扩展抗力在腐蚀环境中的降低更为显著。     

潮湿空气环境下2024-T351铝合金的缺口疲劳强度

采用预腐蚀2024-T351铝合金光滑和缺口试样,在潮湿空气环境下开展了两种应力比(R=-1和0.06)下的腐蚀疲劳试验,获得了相应的S-N曲线。通过光滑与缺口试样的疲劳强度比较,研究了潮湿空气环境下材料的缺口疲劳效应,并进一步获得了不同应力比下疲劳缺口因子(Kf)与疲劳寿命(Nf)之间的实验关系式。结合实测Kf值,对目前工程中的代表性缺口疲劳因子近似估算公式(Neuber公式、Peterson公式、Heywood公式)在腐蚀环境与一定平均应力下的适用性进行了初步检验。     

3.5%NaCl腐蚀环境下2种航空铝合金材料疲劳性能试验研究

腐蚀环境下的疲劳性能是航空金属结构疲劳寿命设计的重要前提,为此,试验测定了2种航空铝合金材料（2E12-T3、7050-T7451）的光滑试样和缺口试样在干燥大气和3.5%NaCl腐蚀环境下的疲劳性能,在试验数据的基础上进行性能对比,并对试样断口进行扫描电镜（SEM）分析,研究了3.5%NaCl腐蚀环境与载荷联合作用对腐蚀疲劳性能的影响机理,研究结果表明:3.5%NaCl腐蚀环境对2种铝合金材料的疲劳性能均产生不利影响,且腐蚀与疲劳载荷的交互作用随着应力水平的降低而增强,疲劳性能下降更明显;与光滑试样相比,腐蚀环境对铝合金2E12-T3缺口试样疲劳性能的影响更大,但对铝合金7050-T7451缺口试样疲劳性能的影响却变小;在腐蚀环境下,裂纹尖端易发生电化学反应产生腐蚀产物和[H]离子,腐蚀产物的存在会阻碍裂纹闭合,同时,[H]离子导致裂纹尖端的氢脆效应,加快裂纹扩展,使疲劳性能降低。     

2524铝合金包铝层在模拟油箱积水环境中结垢及其对腐蚀行为的影响

基于飞机油箱舱内铝合金在油箱积水环境中发生的结垢及腐蚀行为,采用电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和视频显微镜等设备研究了带包铝层的2524铝合金在模拟油箱积水环境中的结垢及其对腐蚀行为的影响。结果表明:2524铝合金包铝层在模拟油箱积水环境中的结垢行为分为两个阶段,浸泡初期主要为胶体铁在试样表面的沉聚,浸泡中后期则以难溶的金属氢氧化物沉积为主,且结垢面积随时间按照特定的幂函数变化;在浸泡前24h,结垢产物促进铝合金的腐蚀,在24h以后,结垢产物对铝合金包铝层的腐蚀起到一定的抑制作用。     

2B25铝合金材料腐蚀疲劳性能试验研究

测定两种腐蚀环境(3.5%Nacl溶液和1%油箱积水溶液)下2B25铝合金材料的有沟槽圆杆和光滑圆杆试验件的腐蚀疲劳性能。试验在instron8801试验机上进行,应力比为0.1、加载频率为10Hz;采用成组法测定两种腐蚀环境下有沟槽圆杆和光滑圆杆试验件的S-N曲线。试验结果表明:1)对于同种试验件,3.5%Nacl溶液和1%油箱积水溶液两种腐蚀环境对材料腐蚀疲劳性能的影响效果并不相同,3.5%Nacl溶液对试验件腐蚀疲劳性能的影响更为显著;2)在相同的腐蚀环境下,有沟槽圆杆试验件的腐蚀疲劳性能低于光滑圆杆试验件。     

高强铝合金LC9腐蚀疲劳性能的研究

本文研究了LC9铝合金在空气和3.5％NaCl溶液介质作用下的疲劳应力—寿命特性。试验结果证明,在三种施液方式即浸泡式、喷注式和织物滴水式的旋转弯曲疲劳试验中,LC9铝合金的疲劳寿命受腐蚀影响依次减轻,但三者的寿命差异并不显著。该材料在空气中的疲劳数据很分散,而盐水腐蚀下的试验重复性很好,这时采用单点试验法仍具有较高的置信度。同时,用扫描电镜观察了断口形貌及断裂特征,并初步讨论了有关的腐蚀疲劳机理。     

基于蚀坑形貌特征的2198-T8铝锂合金预腐蚀疲劳寿命预测

通过盐雾环境条件下的预腐蚀疲劳试验测试2198-T8铝锂合金的疲劳寿命,并基于蚀坑形貌对腐蚀疲劳寿命进行了预测。结果表明,在同一腐蚀环境参数下,蚀坑的长度、宽度及深度均满足对数正态分布。将蚀坑形貌简化为半椭球状的几何模型,与试验寿命数据相结合,通过ABAQUS有限元模拟、数字图像相关裂纹监控技术和理论计算,得到蚀坑深度与等效初始裂纹长度之间的等价关系,最后使用Paris公式对不同参数下的预腐蚀疲劳试样进行寿命预测,预测结果均处于1.5倍分散带以内。     

潮湿空气环境对LC4铝合金疲劳性能的影响

在实验室温度条件下,LC4材料随着应变越接近疲劳极限强度,潮湿空气环境对疲劳寿命的腐蚀影响系数由0．8699降低到0．6684,影响变得更为显著。潮湿空气环境对疲劳强度极限的均值的腐蚀影响系数为0．9467,潮湿空气环境降低了其疲劳性能     

当量加速腐蚀条件下7B04-T6高强度铝合金疲劳裂纹扩展规律研究

基于编制的机场环境加速试验谱,针对关键结构高强度铝合金件进行当量腐蚀试验,在实验室条件下成功地模拟和再现了服役环境条件的腐蚀损伤,借助复型法观测得到了腐蚀损伤的演化规律;通过预腐蚀疲劳试验和疲劳断口扫描电镜定量分析,得到了裂纹长度a与循环次数N数据集,分析了裂纹扩展速率da/d N与应力强度因子幅值ΔK的对应关系,定量表征了不同程度腐蚀损伤对疲劳裂纹扩展行为的影响规律.结果表明,在腐蚀初期,疲劳裂纹扩展过程中有经典的小裂纹扩展阶段;随着腐蚀损伤的加重,小裂纹行为不明显;腐蚀损伤越严重,疲劳裂纹扩展速率越快,结构抗疲劳性能显著退化.     

腐蚀疲劳试验系统的开发及应用

海洋工程用钢服役时一直受到环境腐蚀和疲劳载荷的耦合作用,而传统的腐蚀、疲劳单项评估已不能满足检测需求,因此开发了一套腐蚀疲劳试验系统来测试材料在腐蚀环境下的疲劳寿命,并使用该系统对海洋工程用S690QL高强钢板在腐蚀环境下的疲劳寿命进行了测试。结果表明:该系统可以对试验温度、流速、腐蚀介质pH值等参数精准控制,并可以实现材料在腐蚀与疲劳耦合作用下的性能评估。在相同的循环应力下,材料受到模拟海水腐蚀和疲劳载荷耦合作用的疲劳寿命大大低于在空气中室温下的疲劳寿命。     

腐蚀环境下飞机结构疲劳寿命的分析方法

依据海军现役飞机的腐蚀环境特点及结构件腐蚀损伤深度拟合规律，采用应力场强法和局部应力应变法分别对疲劳缺口系数Kf及疲劳寿命计算模型进行了分析，提出了一种腐蚀环境下飞机结构疲劳寿命的评定方法。该方法以室温大气环境下的寿命评定结论为依据，考虑了结构件腐蚀损伤后潮湿空气、盐雾、盐雾＋SO2等环境介质对疲劳寿命的影响，并结合国产某型飞机机翼前梁缘条腐蚀损伤部位的疲劳寿命及剩余寿命估算实例进行了分析。     

超声深滚处理改善预腐蚀7A52-CZ铝合金疲劳性能机理

研究了超声深滚(UDR)处理对预腐蚀7A52-CZ铝合金疲劳性能的作用.7A52铝合金试样在剥蚀腐蚀溶液中浸泡不同时间后进行了超声深滚处理.分别对未腐蚀试样、腐蚀试样和腐蚀+UDR处理试样进行了疲劳试验,用XRD应力测试和扫描电镜等方法分析了UDR处理前后试样的残余应力和断口形貌,并对疲劳断口进行了分析.结果表明:UDR处理在铝合金中引入超过1mm深的残余压应力层,延长了7A52的预腐蚀疲劳寿命.对于腐蚀较轻的试样,UDR处理使裂纹源在表层下残余压应力和拉应力过渡区产生,延长了疲劳裂纹萌生寿命;对腐蚀较重试样,疲劳裂纹仍从晶间腐蚀处形核,但由于引入残余压应力及腐蚀裂纹的部分愈合效应,仍在很大程度上改善了7A52的预腐蚀疲劳寿命.     

某型飞机承力框腐蚀开裂分析与新型战机的腐蚀控制

综合分析了某型机承力框腐蚀开裂的基本特征.通过实验室模拟,研究了其腐蚀开裂机理,确定其原因是由于该框LC4CS铝合金与油箱抗老化涂层在接触条件下发生剥落腐蚀,致使板的有效厚度下降到一定程度而导致的开裂.温度、湿度及铝合金与橡胶涂层接触的紧密程度均是导致腐蚀开裂的显著影响因素.在调研分析某型飞机在湿热环境下腐蚀特点的基础上,提出了新一代战斗机腐蚀控制的基本思路.