腐蚀疲劳过程中裂尖阳极溶解对裂纹扩展的作用

在模拟腐蚀疲劳裂尖介质中,分别用铂丝和40CrNiMo钢为辅助电极测定了在不同拉伸速率下中温回火的40CrNiMo钢的腐蚀电流密度i_(a)与应变速率、塑性应变量的关系,其结果为:利用疲劳裂纹尖端应变的弹塑性有限元计算,得到腐蚀疲劳裂尖阳极溶解引起的裂纹扩展与△K的关系,结果表明:中温回火的40CrNiMo钢在3.5％NaCl水容液中裂尖阳极溶解对腐蚀疲劳裂纹扩展的直接贡很小,阳极溶解的主要作用是影响为裂尖断裂区氢致开裂提供氢原子的阴极过程。     

300M钢腐蚀疲劳小裂纹扩展特性及其超载效应

在３．５％ＮａＣｌ溶液（ＳＷ）、蒸馏水和空气三种环境,两种应力比和四种应力水平的实验条件下对３００Ｍ（４０ＣｒＭｎＳｉＮｉＭｏＶ）钢腐蚀疲劳（ＣＦ）时长裂纹扩展（ＬＣＧ）和小裂纹扩展（ＳＣＧ）特性的影响进行了研究．对不同应力水平下,周期超载对３００Ｍ钢在空气与ＳＷ中的ＬＣＧ和ＳＣＧ特性的影响进行了对比研究．结果表明,晶界等微观障碍对小裂纹扩展的阻滞作用是高强钢小裂纹现象的本质原因．施加腐蚀环境,超载或提高应力水平均有利于小裂纹越过微观障碍．虽然超载显著降低长裂纹的裂纹扩展速率,但对小裂纹扩展则既可能引起迟滞效应,也可能引起加速效应．氢在晶界聚集,导致晶界脆化,可能是造成本文环境因素与力学因素对小裂纹扩展影响的一个主要原因．     

超高强度钢CF裂纹扩展的超载效应：Ⅱ试验验证与分析

对ＧＣ－４（４０ＣｒＭｎＳｉＭｏＶＡ）钢在空气与３．５％ＮａＣｌ中性溶液中腐蚀疲劳裂纹扩展（ＣＦＣＧ）的单次超载与周期超载效应进行了试验性研究．结果表明，ＣＦＣＧ超载迟滞效应由快速撕裂过程，迟滞过程和恢复过程组成．对于周期超载，当两次超载周次之间裂纹扩展长度ａｄ远小于超载塑性区尺寸ｒｐＯＬ与恒载塑性区尺寸ｒｐＣＬＡ之差，即ａｄ＜＜ｒｐＯＬ－ｒｐＣＬＡ时，ＣＦＣＧ会发生比空气疲劳时还强烈的超载迟滞效应．而当ａｄ＞ｒｐＯＬ－ｒｐＣＬＡ时，会发生超载加速效应．断口分析表明，当ａｄ＜＜ｒｐＯＬ－ｒｐＣＬＡ时，ＣＦＣＧ不会发生超载撕裂，而当ａｄ＞ｒｐＯＬ－ｒｐＣＬＡ时，会发生显著的超载撕裂．上述试验的宏观规律与断口特征均验证了前文所建立的ＣＦＣＧ超载效应的定量描述模型．     

加载波形对D36钢腐蚀疲劳裂纹扩展速率的影响

对标准单边缺口三点弯曲试样分别施加三角波、正弦波、方波3种波形,得到了不同波形作用下的腐蚀疲劳裂纹扩展曲线,研究了在不同电位条件下加载波形对海水中D36钢腐蚀疲劳裂纹扩展速率(da/d N)的影响。结果表明:无阴极保护时,三角波和正弦波作用下试样的疲劳裂纹扩展速率相当,并小于方波作用下的疲劳裂纹扩展速率,且方波的加速作用体现在低应力强度因子幅度时;在阴极保护条件下,这种现象更为明显;而在阳极极化条件下,方波对试件的疲劳裂纹扩展的加速作用减弱。     

铝锂合金疲劳裂纹扩展行为与裂尖屏蔽效应

研究了2090、8090铝锂合金,7075、2024普通铝合金的疲劳裂纹扩展速率,门槛值,裂纹闭合效应,裂纹偏转特性和形貌,并讨论了上述各因素之间的内在联系。结果表明:在强度水平相近时,铝锂合金的疲劳裂纹扩展抗力明显优于普通铝合金,主要归因于其裂纹闭合和裂纹偏转的裂尖屏蔽(Shiekding)作用。铝锂合金特有的断裂特征(脊骨状断口)和强的氧化倾向,使之获得了高的粗糙度诱发裂纹闭合效应和氧化物诱发裂纹闭合效应。最后,本文还较系统地讨论了扁平晶粒、强织构、平面滑移、沿晶稳定相等对铝锂合金断裂特征、裂尖屏蔽效应等的影响。     

同级别国产与进口海洋平台用钢腐蚀疲劳裂纹扩展性能的比较

本文研究了国产海洋用钢36Z及其焊缝材料在人工海水中的疲劳裂纹扩展速率,并与同强度级别的国外A537钢及其焊缝进行了比较,对其差别进行了分析讨论。     

高强度钢腐蚀疲劳裂纹扩展的温度效应和过载迟滞效应

通过在18,35和55℃蒸馏水中疲劳裂纹扩展试验,证明了超高强度钢30CrMnSiNi2A腐蚀疲劳具有强烈的温度效应,得到了ΔK值和温度对裂纹扩展速率影响的复合表达式。由于扩展速率数据拟合得到的表观激活能值(36.7kJ/mol)十分接近于氢在γ-Fe中的扩散激活能值,支持了氢助裂纹扩展的观点。对大气中疲劳裂纹扩展具有重要价值的过载迟滞效应,在腐蚀疲劳时显著地减小,在0.1Hz的低频率下尤其明显。     

腐蚀疲劳裂纹扩展的断裂模型

将修正的疲劳裂纹扩展静态断裂模型和裂尖腐蚀溶解相结合,提出了腐蚀疲劳裂纹扩展(CFCP)的腐蚀-钝化-断裂模型.根据该模型和断裂力学原理,导出了CFCP速率的定量表达式,它揭示了CFCP速率与力学条件,裂尖表面腐蚀率、加载频率、假设的裂尖材料元临界断裂应力之间的定量关系,并能说明氢脆对CFCP率的影响规律。实验结果表明,应用所提出的模型可很好地描述铝合金在35％NaCI中CFCP的一般规律。     

腐蚀疲劳裂纹扩展的机理

针对高强度低合金钢、钛合金和镁合金进行了腐蚀疲劳裂纹的扩展FCG、外加电压对于腐蚀疲劳裂纹扩展速率的影响以及断裂表面的研究。在外加电压对于腐蚀疲劳裂纹扩展速率影响的研究过程中,在一段时间内发生极化,可以根据此期间内的开路电压记录裂纹扩展速率,并测量极化情况下的裂纹增长速率。由于裂纹扩展测量技术的进步,测量的时间很少超过300s,这使观测非独立模式阴极极化对于腐蚀疲劳裂纹扩展速率的影响成为可能。当最大应力强度（Kmax）超过给定材料--溶液组合的特定临界特征值时,阴极极化会加速裂纹的扩展。当Kmax低于临界值,而所有其他条件（试件、溶液、pH值、载荷频率、应力比率、温度等）不变时,同样的阴极极化会妨碍裂纹扩展,或者对于裂纹扩展无影响。断口显微分析结果显示,阴极极化下加速裂纹的扩展是由于氢致腐蚀(HIC)。因此,根据氢致腐蚀机理以及KHIC和△ KHIC的显示,Kmax的临界值,以及应力范围（△ K）是由相应的腐蚀疲劳裂纹扩展的症状所确定的。当Kmax > KHIC（△ K > △ KHIC）时,腐蚀疲劳裂纹扩展的主要机理是HIC。对于大多数的材料--溶液组合的研究表明,当Kmax < KHIC（△ K < KHIC）时,应力协助扩散在腐蚀疲劳裂纹扩展中起决定性作用。     

16Mng钢短裂纹腐蚀低频疲劳的断裂力学特性

应用弹塑性断裂力学和△Ｊ参数，研究了１６Ｍｎｇ钢短裂纹的纯机械疲劳和氢蚀疲劳特性。并用ｄａ／ｄＮ＝Ｃ（△Ｊ）＾ｎ计算了裂纹的扩展速度和门槛值。用金相法考察了裂纹扩展途径。结果表明，氢的渗入降低了裂纹扩展的门槛值，加速了裂纹的扩展速度。     

腐蚀疲劳裂纹尖端电化学行为的研究

采用微电极体系和试样背后打孔技术，对３００Ｍ超高强度钢在３．５％ＮａＣｌ水溶液中腐蚀疲劳裂纹尖端微区溶液电化学行为进行研究，在极化和无极化条件下分别测试裂化溶液的电位△Ｅ和ｐＨ值的变化，结果发现，无极化条件下，裂尖ｐＨ下降，电位上升，裂尖前沿电位和ｐＨ值随裂化分布不均匀，在极化条件下，裂尖电化学特征随极化电位变化而表现不同，基于裂尖电化学行为规律，对腐蚀疲劳裂放展规律进行解释。     

腐蚀疲劳裂尖材料损伤研究

金属环境断裂过程依赖于材料,应力与介质参数间的复杂交互作用,这些交互作用的澄清是实现材料断裂控制的重要基础,而裂纹尖端单元损伤过程的研究则是联接微观机制与宏观断裂规律的桥梁。通过对钝化和活化典型腐蚀体系下恒速长大腐蚀疲劳裂纹受力学与电化学参数扰动后的扩展动力学响应规律的系统研究,并结合多种其它分析手段,考察了不同腐蚀因素对裂尖材料的损伤作用机制。在实验基础上,对腐蚀导致裂纹闭合变化,裂纹扩展过载延     

腐蚀疲劳裂缝扩展的韧带模型

采用４３４０、１５和Ａ５０８三种结构钢,八种热处理状态;测定了它们在空气、海水和蒸馏水中的疲劳、应力腐蚀和腐蚀疲劳裂缝扩展速率,并进行了定量断口分析。在比较了叠加模型、竞争模型与实验结果的差异之后,提出了腐蚀疲劳裂缝扩展的韧带模型,拟出了该模型的计算程序。结果表明,尽管这个模型还比较粗糙,某些常数的决定还有点勉强,但由此估算的腐蚀疲劳扩展曲线,无论在形状和数值上,都与实验吻合;而它的简单方便,为工程应用提供了有利条件。     

阳极溶解及氢进入对裂纹尖端局部材料力学行为的作用

在腐蚀疲劳过程中裂纹尖端阳极溶解及氢产生并进入材料内部两个过程同时存在.材料的阳极溶解过程增大裂尖塑性区尺寸,氢产生并进入材料内部减小裂尖塑性区尺寸.提出如果阳极溶解增大裂尖塑性区尺寸起主导作用,则总体上表现为裂尖塑性区尺寸增大,如果氢进入减小塑性区尺寸起主导作用,则总体上表现为裂尖塑性区尺寸减小.对上述设想给予实验验证.     

加载频率和超载对腐蚀疲劳裂纹起始寿命的影响

研究了加载频率和超载对ＬＹ１２ＣＺ铝合金切口件在３．５％ＮａＣｌ溶液中腐蚀疲劳纹起始寿命的影响。结果表明，当加载频率ｆ≥１Ｈｚ时，频率对ＣＦＣＩ寿命无显著影响；拉伸超载显著延长铝合金ＣＦＣＩ寿命。超载延寿效应的程度取决于由超载引起的切口根部局部应变值。     

氢在面心立方金属裂纹尖端变形过程中的作用SCIEI

选用高纯度Ni单晶体,利用扫描电镜原位拉伸,观察了充氢后Ni单晶裂纹尖端的变形过程。发现氢的存在不改变在混合型载荷作用下,裂纹尖端的塑性变形特征。用网格法加计算机处理系统,测出氢显著促进裂纹尖端区域内的局部塑性变形。     

应力比和频率对GC－4钢CF裂纹扩展特性的影响

研究了五种应力比和四种频率对ＧＣ－４（４０ＣｒＭｎＳｉＭｏＶＡ）钢在３５％ＮａＣｌ中性溶溶液中腐蚀疲劳裂纹扩展（ＣＦＣＧ）特性的影响．结果表明，在高应力比时，ＣＦＣＧ的ｄα／ｄｔ－Ｋｍａｘ曲线存在两个平台区ＰⅠ和ＰⅡ，且（ｄａ／ｄｔ）ＰⅡ＜（ｄａ／ｄｔ）ＰⅠ．ＣＦＣＧ的ｄａ／ｄＮ－△Ｋ曲线的平台区起始值面△Ｋｐ随频率升高呈幂函数关系而降低．从表面电化学反应动力学、裂尖表面形变动力学以及裂尖材料内部氢的扩散动力学三个方面综合考虑，导出了△ＫＰ－ｆ的理论函数关系．该函数关系与ＣＦＣＧ试验数据所显示的函数关系十分一致．     

应力比和频率对GC-4钢CF裂纹扩展特性的影响

研究了五种应力比和四种频率对ＧＣ－４（４０ＣｒＭｎＳｉＭｏＶＡ）钢在３５％ＮａＣｌ中性溶溶液中腐蚀疲劳裂纹扩展（ＣＦＣＧ）特性的影响．结果表明,在高应力比时,ＣＦＣＧ的ｄα／ｄｔ－Ｋｍａｘ曲线存在两个平台区ＰⅠ和ＰⅡ,且（ｄａ／ｄｔ）ＰⅡ＜（ｄａ／ｄｔ）ＰⅠ．ＣＦＣＧ的ｄａ／ｄＮ－△Ｋ曲线的平台区起始值面△Ｋｐ随频率升高呈幂函数关系而降低．从表面电化学反应动力学、裂尖表面形变动力学以及裂尖材料内部氢的扩散动力学三个方面综合考虑,导出了△ＫＰ－ｆ的理论函数关系．该函数关系与ＣＦＣＧ试验数据所显示的函数关系十分一致．