2A12铝合金动态腐蚀-疲劳耦合失效机理研究

目的 针对某飞机吊挂结构用2A12铝合金开展预腐蚀后的动态腐蚀-疲劳耦合试验,很快发生断裂行为,寻找失效原因并提出解决措施.方法 利用自制的卧式动态腐蚀-疲劳试验装置,开展2A12铝合金预腐蚀后的腐蚀-疲劳协同试验直至样品断裂.同时,对比开展2A12铝合金腐蚀与疲劳交替试验,分析断口腐蚀形貌、元素含量、价态变化,获得2...     

铝合金板预腐蚀坑萌生疲劳裂纹的几何构型

由于腐蚀坑不同位置的应力状态的差异,由腐蚀坑萌生的裂纹扩展行为仅仅用应力强度因子分析无法得到准确预测。考虑裂纹闭合效应的存在,本工作对于这种裂纹的应力场进行了分析,研究了其几何尺寸在裂纹扩展过程中的变化,理论分析表明这种几何形状的变化与材料形状以及应力范围的大小关系不大。对于裂纹扩展的几何形状变化的验证性试验的试验结果与理论分析的结果吻合程度良好。     

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。     

喷丸对预腐蚀后铝合金疲劳性能的影响

目的分析喷丸对铝合金腐蚀损伤构件疲劳性能的影响,为飞机构件的维修提供有效指导。方法以未喷丸、三面喷丸、三面喷丸腐蚀后再三面喷丸3类不同表面状态的7075铝合金试样为研究对象,改变Na Cl溶液质量分数、时间、温度,获得两种程度不同的腐蚀损伤,通过疲劳寿命、断裂位置、断口形貌,分析表面喷丸状态对铝合金疲劳性能的影响。结果腐蚀损伤较轻时,喷丸试样的疲劳寿命为未喷丸试样的7.84倍,喷丸试样腐蚀后若再喷丸处理,疲劳寿命是不再喷丸试样的1.62倍。未喷丸试样的断裂位置位于截面突变颈部区域,另两类喷丸试样的断裂位置则在夹持段前端。未喷丸试样的裂纹在断口表面的边缘位置形成,喷丸试样的中心区域形成光滑平整的稳态扩展区。腐蚀损伤严重时,喷丸处理仍然会提高铝合金的疲劳寿命,但3类不同表面状态试样的疲劳寿命差距会缩小;从试样断裂位置、断口形貌看,3类试样的差异也会弱化。结论铝合金腐蚀损伤件若腐蚀前进行表面先喷丸处理,疲劳性能会有明显提升;若腐蚀后再喷丸处理,疲劳性能还会进一步提升;喷丸处理还会削弱铝合金外形截面突变处的应力集中,抑制疲劳裂纹在构件表面的萌生及延伸。     

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。     

腐蚀坑导致高压开关导电管结构失效的过程分析

某高压开关设备在电站运行中导电管发生断裂,通过腐蚀坑引起的结构失效的过程分析,结合宏观检验、扫描电镜与能谱分析等方法,结果表明:导电管的失效过程为腐蚀坑形成、腐蚀坑扩展、裂纹形核、裂纹扩展、最终断裂。裂纹扩展造成晶间腐蚀,在晶间腐蚀和内应力的协同作用下导致剥落腐蚀。     

A7N01S-T5铝合金焊接热影响区腐蚀疲劳裂纹萌生行为研究

以高速列车常用的A7N01S-T5铝合金型材焊接热影响区为研究对象,分析析出相的SEM组织及化学成分,采用超景深显微镜观察不同时间节点腐蚀疲劳裂纹萌生过程,并统计分析点蚀坑的面积及最大径长。结果表明,热影响区的腐蚀面积率、腐蚀速率、蚀坑最大径长均随着试验时间的增加而增加,腐蚀坑主要沿着挤压方向分布的大颗粒、富含Fe的二相粒子周围萌生,在交变应力的促进作用下,热影响区腐蚀疲劳裂纹在腐蚀坑最大径向方向沿着挤压方向萌生、扩展。     

高强度螺钉断裂失效分析

采用扫描电子显微镜、光学显微镜等检测方法,分析了高强度螺钉断裂失效原因.结果表明,由于热处理工艺不当造成螺纹牙底产生淬火裂纹;螺钉内含有一定量的氢,导致螺钉在使用时间不久后发生氢脆延迟断裂,是引起螺钉断裂失效的主要原因,并提出了改进措施.     

铸造铝合金A356抗应力腐蚀性能研究

研究铸造A356-T6铝合金在3．5％NaCl水溶液中的抗应力腐蚀性能,测定该环境条件下材料的应力腐蚀裂纹扩展速率及KIscc值,分析了合金的应力腐蚀机理。结果表明,A356-T6铝合金在3．5％NaCl水溶液中应力腐蚀敏感性较高。应力腐蚀开裂是阳极溶解和机械损伤共同作用的结果,其断口为穿晶脆断形貌。     

LC4高强铝合金的腐蚀性能研究

利用慢应变速率拉伸试验方法研究了LC4铝合金在空气和3．5％NaCl溶液中的应力腐蚀断裂行为；利用HB5455－90标准研究了LC4铝合金的剥蚀行为；利用HB5255－83标准研究了LC4铝合金的晶间腐蚀行为。结果表明：LC4铝合金具有应力腐蚀敏感性，应力腐蚀的断口形貌受应变速率ε的影响较大；LC4铝合金对剥蚀很敏感，对晶间腐蚀不是很敏感。     

汽油罐铝合金浮筒失效分析

新建汽油罐在水压实验后铝合金浮筒表面出现严重腐 蚀和穿孔，为了弄清浮筒腐蚀原因，利用宏观检验方法和微观检验方法，从多方面对浮筒失效原因进行了综合分析和研究.结果表明：浮筒产生腐蚀与穿孔主要是由于浮筒铝合金材料在水溶液中产生晶间腐蚀引起的.     

供水车间循环水泵轴断裂失效分析

通过对循环水泵轴断裂失效的宏观和微观分析,得出该循环水泵轴的失效属于腐蚀疲劳破坏,是弯曲循环载荷和循环水中的Ｃｌ＾－离子共同作用的结果,并对今后防止这类失效提出了建议。     

LY12CZ铝合金在NaCl溶液中腐蚀疲劳应变电流的分析

研究了LY12CZ铝合金在 3.5 %NaCl溶液中不同恒电位下腐蚀疲劳 (CF)应变电流行为 .结果表明应变电流波形与铝合金表面的钝化膜有较大关系 ,钝化速率和加载频率是其中两个重要的影响因素 .     

7020铝合金列车车钩梁开裂原因与机理

用直读光谱仪、万能材料试验机、光学显微镜、扫描电子显微镜等分析手段,分析高速列车7020铝合金车钩梁多处开裂现象及其原因.结果表明,开裂的7020铝合金车钩梁材料质量正常,服役后的车钩梁基体表面存在腐蚀坑,腐蚀坑中存在Cl-离子,主裂纹位于焊接热影响区和母材交界处,裂纹沿晶扩展.实验室采用和车钩梁相似的环境和受力状况进行模拟试验,高强度合金双悬臂梁试样的应力腐蚀开裂(SCC)裂纹形貌特征和车钩梁裂纹吻合良好,表明车钩梁开裂原因为SCC,并讨论了铝合金的SCC机理.     

铝合金腐蚀损伤及疲劳寿命分布特性的统计研究

用AFGROW软件计算了2024-T3铝合金的不同腐蚀损伤程度下的疲劳寿命，与实验数据比较吻合.建立了对腐蚀损伤和疲劳寿命分类的概率神经网络模型，输出结果表明：铝合金的失效模式：点蚀-晶间腐蚀-剥蚀，决定了腐蚀损伤和疲劳寿命的分布类型；对铝合金的腐蚀损伤和疲劳寿命，应用3种或2种分布类型，而非单一分布来表征其分布规律.      

变幅载荷下铝合金的腐蚀疲劳裂纹起始寿命

试验测定了铝合金切口件在变幅块谱下于３．５％ＮａＣｌ溶解中的腐蚀疲劳裂纹起始（ＣＦＣｌ）寿命,结果表明,变幅载荷谱中的大超载会显著延长ＣＦＣＩ寿命,并用超载方式和加载顺序具有明显的影响,根据反映大小载荷交互作用和腐蚀效应的超载ＣＦＣＩ寿命曲线,探讨了应用Ｍｉｎｅｒ累积损伤定则建立变幅载荷下切口件ＣＦＣＩ寿命估算模型的可行性,并应用平均秩对变幅块谱下ＣＦＣＩ寿命的分布进行了统计分析,讨论了变幅载荷谱     

LY12CZ铝合金铆接联接件在3.5%NaCl溶液中的腐蚀疲劳失效行为研究

在应力控制下分别研究了温度,ｐＨ值和预浸泡时间对ＬＹ１２ＣＺ铝合金带有支的铆接联接件在３．５％ＮａＣｌ溶液中腐蚀疲劳（ＣＦ）性能的影响规律,结果表明,提高温度、降低ｐＨ值和延长预浸泡时间均会缩短铆接件的腐蚀疲劳寿命,在无预浸泡的条件（２０℃,ｐＨ＝６）下,铆接件的腐蚀疲劳寿命比空气中的疲劳寿命长。     

铝合金AA6061-T4的丝状腐蚀图像分析

运用数字图像处理技术检测、提取了涂覆环氧树脂的AA6016铝合金丝状腐蚀图像,分析探讨了由丝状腐蚀图像所得到的腐蚀面积密度、腐蚀扩展速度以及垂直于切口方向投影值等参数对评估丝状腐蚀发展状况的有效性及合理性.     

预腐蚀温度对铝合金LY12CZ腐蚀损伤及疲劳性能的影响

    根据ASTMG34-1标准对铝合金LY12CZ实验件进行了剥蚀实验.研究了预腐蚀温度对铝合金试验件腐蚀损伤形貌的影响,并分析了预腐蚀温度对试验件疲劳寿命的影响.利用试验测量得到的表面腐蚀损伤度数据,建立了不同腐蚀温度下损伤度演化的概率模型,并对其演化过程的特征进行了讨论.最后推导出了温度影响下腐蚀损伤度的预测模型,模型预测结果和试验结果符合较好