7A04铝合金应力腐蚀过程中裂纹萌生和扩展规律研究

为了研究不同拉伸速率对应力腐蚀敏感性及应力腐蚀过程(SCC)中裂纹萌生与扩展规律的影响,本文选用7A04铝合金在3.5%wt NaCl溶液中进行慢应变速率拉伸实验(SSRT),采用扫描电子显微镜(SEM)、体式显微镜、电化学方法、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)等方法进行研究;提出一种原位预测裂纹萌生和扩张的新方法即相移与电化学阻抗谱相结合的方法来系统研究应力腐蚀过程(SCC)中裂纹萌生和扩展规律.结果表明:当拉伸速率为3.0 um/min时,在3 h附近裂纹开始萌生,在8 h附近裂纹发生明显扩展;通过高分辨透射电子显微镜(HRTEM)对裂纹萌生和扩展机理进行研究,验证了新方法的可行性,推测裂纹的萌生和扩展机理可能是由晶界出产生的析出物引起的.     

慢应变速率拉伸下铝合金的缓蚀性能

通过构建一种新方法即相移与电化学阻抗谱相结合的方法来原位预测慢应变速率拉伸条件下铝合金的缓蚀过程及变化规律。相移法可用来描述慢应变速率拉伸条件下裂纹开始萌生与明显扩展的时刻;电化学阻抗谱法可在慢应变速率条件下原位表征金属-溶液界面处氧化膜溶解、点蚀等信息。选用硅酸钠、氯化铈、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)这三种试剂,系统研究它们对铝合金慢应变速率拉伸过程中裂纹萌生与扩展规律的影响。实验结果发现,在三种试剂的作用下合金的抗应力腐蚀敏感性均增强,断口形貌由杂乱变为均匀;断裂方式由混合型断裂向单一型转变。相移法结果表明加入这三种试剂后裂纹萌生和扩展时刻均向后推迟;电化学阻抗谱测试结果表明三种试剂均能抑制金属溶解,但对应力腐蚀的不同阶段的影响不同。     

铈离子对高强铝合金应力腐蚀开裂的缓蚀作用

基于慢应变速率拉伸实验(SSRT),采用恒电流极化、电化学噪声(ECN)与电化学阻抗(EIS)等方法,研究7A04铝合金在3.5%(质量分数)NaCl水溶液中的应力腐蚀开裂(SCC)行为以及Ce~(3+)对其SCC的缓蚀作用,探讨Ce~(3+)对裂纹孕育与发展过程的抑制机理。结果表明:无论是阳极还是阴极极化,均会促进7A04的SCC倾向,前者增加了裂尖的阳极溶解,后者则加速了裂尖的氢脆效应。Ce~(3+)的加入能延缓7A04的SCC断裂时间,但其有效性仅限于裂纹的萌生阶段。由于Ce~(3+)能够抑制铝合金表面的亚稳态点蚀发育和长大,因而使裂纹的孕育时间显著延长,降低了SCC的敏感性。不过一旦裂纹进入扩展阶段或者试样表面有预裂纹,则由于Ce~(3+)很难迁移到裂纹尖端或在裂尖区难以成膜,不能对裂纹的生长起到有效抑制作用,因而无法降低7A04的SCC发展速率。SEM分析表明7A04铝合金光滑试样SCC主要源于亚稳态或稳态点蚀的诱导作用。     

铝合金在盐水环境中腐蚀性能的电化学研究

为了深入研究温度对铝合金材料的腐蚀行为和机理,采用盐水腐蚀方法研究了其在高温条件下的电化学特性及腐蚀机理.选用7A04和5A06铝合金作为研究对象,在质量分数为3.5%的氯化钠溶液中,利用增重法、蔡司显微镜并结合电化学测试方法研究了其在20~80 ℃范围内的腐蚀性能,分析了腐蚀产物的微观形貌,探讨了腐蚀机理.结果表明：两种铝合金试样的腐蚀速率均随温度升高而增大.在Tafel极化曲线图中,对于同一种铝合金,自腐蚀电位随腐蚀温度增加向负方向移动,自腐蚀电流密度和年腐蚀深度随腐蚀温度增加而减小.对同一腐蚀温度下的两种铝合金,5A06铝合金自腐蚀电位低于7A04铝合金,腐蚀电流密度和年腐蚀深度均小于7A04铝合金.电化学阻抗图谱中,两种铝合金在不同条件下的Nyquist图均存在一个容抗弧,极化电阻随腐蚀温度增加而减小.对于同一种铝合金,在3.5%氯化钠溶液中的腐蚀速率会随着温度的升高而增大;在同一腐蚀温度下,5A06铝合金比7A04铝合金更容易发生腐蚀,但腐蚀速率比7A04铝合金慢.     

镁锂合金碱性条件下腐蚀的EIS分析

为了研究镁锂合金在碱性条件下的腐蚀行为,测试了镁锂合金在不同pH值0.4 mol/L NaCl溶液中的电化学阻抗谱、pH=9和pH=14条件下不同浓度的NaCl溶液中的电化学阻抗谱及在不同体系的碱性NaCl溶液中腐蚀100 h过程中的电化学阻抗谱,并对电化学阻抗谱进行了拟合、分析.结果表明:溶液的Cl-和pH值显著影响着腐蚀速率,当Cl-浓度相同时,溶液的pH值越大电化学反应电阻越小;当pH相同时Cl-浓度越高电化学反应电阻越小,并且随Cl-浓度的增加pH值对腐蚀速率的影响逐渐减弱;镁锂合金在低Cl-浓度高pH值的条件下腐蚀0~100 h的电化学阻抗谱中随腐蚀时间的增加,高频弧和低频弧均扩张,在低Cl-浓度低pH值及高Cl-浓度任意pH值条件下低频弧变化显著,先扩张后收缩,腐蚀100 h时镁锂合金在Cl-浓度较低的溶液中无论pH值如何,其腐蚀速率远远小于在Cl-浓度较高的溶液中的腐蚀速率.     

铝空气电池电解液pH值对其阴阳极电化学性能的影响

为了考察铝空气电池电解液pH值对其阴阳极电化学性能的影响,利用极化曲线、电化学阻抗谱、恒流放电曲线测量等方法对铝合金阳极和空气电极在3.5%NaCl溶液中的电化学行为进行了研究。结果显示:随pH值升高,铝合金的腐蚀速度先降低后升高;铝合金恒流放电1 200 s后,电极电位从低到高的pH值依次为3,11,5,7,9;当溶液pH=11时,空气电极表现出较好的极化性能和恒流放电性能。     

7B04铝合金应力腐蚀敏感性研究

利用慢应变速率拉伸应力腐蚀实验方法研究7B04铝合金的应力腐蚀开裂敏感性。研究温度、腐蚀介质、电化学极化对应力腐蚀敏感性的影响,结果表明:随温度的升高7B04铝合金的应力腐蚀开裂敏感性增强;溶液的腐蚀性越强,7B04铝合金的应力腐蚀开裂敏感性越大;无论是阳极极化还是阴极极化都会增加7B04铝合金的应力腐蚀开裂敏感性。     

2A12铝合金在含Cl~-环境中的腐蚀行为和规律研究

通过室内浸泡模拟实验方法,研究了2A12铝合金在含Cl-典型环境中的腐蚀行为与电化学规律.采用扫描电镜观察了试样的组织和腐蚀产物的微观形貌,并用能量色散谱(EDS)分析了腐蚀产物元素组成.采用失重法分析了2A12铝合金腐蚀动力学规律,并采用电化学阻抗技术分析了2A12铝合金腐蚀后的电化学行为规律.实验结果表明,浸泡480 h后,2A12铝合金发生了明显的点蚀和小片状剥蚀,Cl-和第二相是促进点蚀形成和发展的主要原因;浸泡480 h后的动力学规律遵从幂指数规律;电化学阻抗谱中的Nyquist曲线由压缩的双容抗弧组成,随浸泡时间的延长,点蚀不断生成并发展,与腐蚀产物的产生与剥落综合作用,使电化学阻抗模值呈先减小后增大再减小的动态变化.     

5A06铝合金及焊接材料的电化学腐蚀行为

目前有关5 A06铝合金及其焊缝腐蚀的研究较少.采用极化曲线和电化学阻抗谱(EIS),研究了5A06铝合金及同组成的焊接材料在3.5％NaCl溶液、自来水和60％醋酸中静态条件下的电化学腐蚀行为.结果表明:与原材料相比,5 A06铝合金焊接材料在3.5％NaCl溶液中腐蚀明显加剧,在60％醋酸中腐蚀速率略微增大,在自来水中腐蚀程度几乎相当;焊接材料在3.5％NaCl溶液和自来水中都形成了较为稳定的钝化膜.     

7075铝合金的力学与电化学交互作用

用慢应变速率拉伸(SSRT)技术研究了7075铝合金在应力腐蚀过程中的力学与电化学交互作用.结果表明,外加极化会提高7075铝合金的应力腐蚀敏感性,这种通过极化而改变铝合金表面电化学反应从而影响断裂应力的现象是一种电化学-力学效应.然而,对于不同热处理状态的7075铝合金,外加极化对敏感性的影响程度不同.增加拉伸应力,7075-RRA铝合金的阳极极化曲线略向正移,滞后环面积扩大,但并不显著.这种拉伸应力对极化曲线的影响是一种力学-电化学效应,有利于应力腐蚀裂纹的扩展.铝合金在应力腐蚀过程中的电化学作用和力学作用是交互的,彼此促进的.     

Correlation of microstructure with mechanical properties and fracture toughness of A356 aluminum alloys fabricated by low-pressure-casting, rheo-casting, and casting-forging processes

Correlation of microstructure with mechanical properties and fracture toughness of three cast A356 aluminum alloys fabricated by low-pressure-casting, rheo-casting, and casting-forging was investigated in this study. Microfracture observation results showed that eutectic Si particles were cracked first, but that the aluminum matrix played a role in blocking crack propagation. Tensile properties and fracture toughness of the cast-forged alloy were superior to those of the low-pressure-cast or rheo-cast alloy. These results were interpreted by a simple fracture initiation model based on the basic assumption that crack extension initiated at a certain critical strain developed over some microstructurally significant distance.     

硅酸铝纤维增强铝基复合材料的疲劳断裂特征

采用压力铸造法, 制得Al₂O₃?SiO₂短纤维增强的铝合金复合材料, 对其弯曲疲劳性能进行了测试, 并详细观察了疲劳裂纹的形成及扩展方式。结果表明: Al₂O₃?SiO₂f/ ZL 108复合材料存在 多种疲劳源; 疲劳裂纹的扩展是通过主裂纹与裂尖前方孔洞的相互联接而进行的, 是不连续的, 沿着纤维及渣球密集的路径扩展; 疲劳过程中主裂纹的形成消耗了大部分的疲劳寿命, 一旦主裂纹形成就快速扩展瞬间断裂。该复合材料的断裂宏观上是脆性的, 但微观上显示出塑性的特征。     

铝合金表面硅烷化膜层的表征及电化学分析

为了充分地了解双-[3-(三乙氧基)硅丙基]硫化物(BTESPT)水溶胶和膜层的形成过程及结构变化,采用傅立叶反射吸收红外光谱(FTIR-RA)和电化学阻抗谱(EIS)分析以及扫描电子显微镜(SEM)观察分析,对沉积在YL12铝合金表面的BTESPT水溶胶膜层进行了表征.结果表明,水解时间和固化工艺对膜层的组分和结构有显著影响,高温固化形成膜层的电化学阻抗比室温陈化形成膜层的阻抗更高,并且室温预陈化后的膜层在非腐蚀性水溶液中需进一步陈化才能提高膜层的致密性和均匀性.     

Initiation criteria in fretting fatigue with spherical contact

This paper analyses different methods used to estimate fatigue life adding initiation with propagation in fretting fatigue tests with spherical contact. In particular, the discussion will be centred on the initiation phase. Some of the methods presented define a crack length in advance, after which crack propagation is considered and calculated. Stresses close to the surface are then used to estimate initiation. The initiation life is estimated by using either the stresses averaged up to a certain depth or the stresses at a certain depth. Yet another method combines initiation with propagation, although in this case the initiation length is not a fixed quantity, it is obtained as a result of analysing each specific case. These methods are applied to a series of fretting fatigue tests with spherical contact, performed with 7075-T6 aluminium alloy and the results are discussed.     

包铝层和氧化时间对2E12铝合金硫酸阳极氧化及膜层性能的影响

对保留表面包铝和去除包铝的2E12-T3铝合金采用硫酸阳极氧化处理工艺,研究了包铝层和氧化时间对铝合金阳极氧化行为及膜层耐蚀性的影响。采用扫描电子显微镜观察氧化膜的表面以及截面形貌,应用动电位扫描极化曲线和电化学阻抗谱对膜层的电化学性能进行分析。结果表明:两种铝合金表面均能形成具有防护性能的阳极氧化膜,膜层随氧化时间延长而增厚。富铜的第二相颗粒会使得不带包铝的2E12铝合金氧化膜具有更多孔洞缺陷,甚至出现微裂纹。保留包铝的2E12铝合金表面氧化膜更厚,孔洞缺陷少,耐蚀性更好。阳极氧化30min和45min的2E12铝合金阳极氧化膜具有较低的腐蚀电流和较高的多孔层阻抗,耐蚀性好。     

变形铝合金表面处理后浅色条纹产生的原因分析

某批工件每经阳极氧化、封闭染色后出现浅色条纹,工件材料为7A04铝合金,通过对工件所用原材料进行化学成分分析、金相检测、力学性能检测、电镜扫描分析、能谱分析,结果表明,工件的色泽差异主要与铝合金组织和相的不均匀有关。铝合金工件相的不均匀导致了组织的不均匀,使得铝合金工件阳极氧化时出现了选择性氧化和选择性溶解,导致铝合金工件各部位形成氧化膜的比表面自由能和吸附能力不同,造成了染色后铝合金工件表面的色泽差异。     

电偶对中6A01铝合金的电化学腐蚀行为研究

为了解决高速列车环境下6A01铝合金的电偶腐蚀问题,利用电化学阻抗谱和极化曲线等电化学方法研究了6A01铝合金在不同溶液中的电偶腐蚀行为.结果表明:6A01铝合金在NaCl溶液和模拟污水溶液中以点蚀为主,模拟污水溶液中铝合金的腐蚀速率较小,腐蚀速率随时间先增大后减小,再增大再减小,最后趋于稳定,铝合金的耐蚀性能减弱.铝...     

Fatigue life prediction: A Continuum Damage Mechanics and Fracture Mechanics approach

Continuum Damage Mechanics (CDM) approach is used to predict crack initiation life and Fracture Mechanics approach predicts crack growth life. Strain controlled fatigue life of a ferrous alloy, EN 19 steel, has been determined using CDM and Fracture Mechanics approach. By combining these two approaches, life could be predicted with damage value in the material. All inputs required for the models have been determined by conducting monotonic, cyclic and fracture tests. Predicted life is also compared by conducting strain controlled fatigue tests. Predicted life in the strain amplitude range of 0.3–0.7% (fatigue life range of 10²–10⁵), compares well with the experimental results. All tests have been conducted at specimen level, stress ratio of −1 and at room temperature. The variation of crack initiation and crack propagation life with strain amplitude shows that maximum life is consumed by crack growth process at higher strain amplitude and at lower strain amplitudes, maximum life is spent for crack initiation process.