螺旋桨用铜合金ZCuAl8Mn14Fe3Ni2的疲劳裂纹扩展特性

采用标准紧凑拉伸CT试样及改进型CT试样,研究了螺旋桨用铜合金ZCuAl8Mn14Fe3Ni2在空气、自来水及3.5%氯化钠水溶液中的疲劳裂纹扩展特性。结果显示:在自来水中,试验材料的疲劳裂纹扩展速率与在空气中的差别不大,表明自来水对试验材料的腐蚀作用不明显;当应力强度因子范围ΔK在(17~32)MPa.m1/2之间变化时,在3.5%氯化钠水溶液中,试验材料的疲劳裂纹扩展速率明显比在空气中时快,表明试验材料同时受到了腐蚀作用,但当应力强度因子范围ΔK大于32MPa.m1/2时,这种腐蚀作用却随着ΔK的增加在逐渐弱化。研究结果为试验材料的工程应用提供了依据。     

7A52铝合金焊接件应力腐蚀性能评价

应用慢应变速率拉伸应力腐蚀实验方法和恒载荷拉伸应力腐蚀实验方法评价了7A52铝合金焊接试样的应力腐蚀(SCC)敏感性,并对断口微观形貌进行了分析.结果表明:使用5A56焊丝,采用金属焊条惰性气体焊接(MIG)工艺双面焊制成7A52焊接件应力腐蚀敏感性比较低,具有较好的抗应力腐蚀开裂性能;但当使用环境温度较高、施加应力大于90％σp0.2时,也有可能发生应力腐蚀开裂.断口微观分析表明焊接部位普遍存在气孔;高温或高应力下产生SCC开裂的断口存在明显的二次裂纹,并且随着应力水平的增加,二次裂纹增大.     

冷却剂加锌对316LN应力腐蚀性能影响

目的 在模拟压水堆一回路水化学环境中开展加锌对316LN应力腐蚀开裂行为研究，获得加锌对316LN腐蚀影响特性。方法 通过直流电位降方法获得316LN在不加锌和加锌水化学中的裂纹扩展速率，对比分析不同应力强度因子下加锌对316LN裂纹扩展速率影响，利用扫描电镜、透射电镜分别对316LN应力腐蚀断口形貌以及裂纹尖端元素分布进行观察和分析。结果 在不加锌水溶液中，应力强度因子K=38.5MPa·m1/2，裂纹扩展速率为2.80×10-8 mm/s，应力强度因子K=45.5MPa·m1/2，裂纹扩展速率为3.51×10-8 mm/s；在加锌水溶液中，应力强度因子K=38.5MPa·m1/2，裂纹扩展速率为1.29×10-8 mm/s，应力强度因子K=45.5 MPa·m1/2，裂纹扩展速率为1.74×10-8 mm/s；在加锌或不加锌水溶液中，应力强度因子对316LN裂纹扩展速率有促进作用，但在相同应力强度因子下，随锌的加入，316LN裂纹扩展速率降低46.0%～49.5%，使316LN生成保护性更好、韧性更高的氧化膜。结论 冷却剂加锌有利于提高316LN抗应力腐蚀开裂的能力。     

16MnR钢在液氨环境中的应力腐蚀裂纹扩展研究

采用T形楔形张开加载(T-WOL)恒位移试样,进行16MnR钢在无水液氨环境的应力腐蚀实验.实验中采用了8只预裂纹试样,分别加载到不同应力强度因子K1值,放入盛有液氨的实验容器中.试样定期取出测量裂纹的长度,经总共3450h应力腐蚀实验,测得各试样的裂纹扩展速率在0.08×10-8～3.54×10-8 mm/s之间.结果表明:16MnR材料在无水液氨环境中裂纹基本没有扩展,其应力强度因子临界值KISCC大于90 MPa√m.同时分析了应力腐蚀开裂机理和影响其应力腐蚀行为的介质与材料因素.     

合金元素对A7N01S-T5铝合金力学性能和断裂韧性的影响

测试4种A7N01S-T5铝合金的力学性能和断裂韧性,研究了不同合金元素的影响。结果表明:影响A7N01S-T5铝合金性能的3类合金元素适宜的成分配比为Zn(4.34)、Mg(1.43),Mn(0.27)、Cr(0.13),Zr(0.12)、Ti(0.066)。在此条件下,合金的抗拉强度、屈服强度、伸长率、冲击功和断裂韧度分别为415 MPa,378 MPa,13.49%,12.3J和28.950 k J·m-2。极差分析表明,Zn、Mg含量是合金强度与塑性共同的主要影响因素。因此,为了制备出综合性能优异的合金,需选取适当的Zn、Mg含量。对于成分配比适宜的合金,其晶内析出相η′(Mg Zn2)呈细小弥散状分布,而晶界析出相η(Mg Zn2)粗大,呈断续状分布。     

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。     

A7N01铝合金焊接接头中不同区域在不同介质中的电化学腐蚀行为

为了积累A7N01铝合金及其焊接接头在不同介质中的电化学腐蚀数据,采用ER5356焊丝分别焊接了A7N01-T5和A7N01-T4铝合金。采用动电位扫描法分别测试了2种铝合金焊接接头中的母材及焊缝分别在5%(质量分数)NaCl,Na2SO4,NaNO3溶液中的极化曲线,并计算出相应的电化学参数。结果表明:2种铝合金焊接接头中母材在3种腐蚀溶液中的腐蚀倾向大于焊缝,腐蚀速率也快于焊缝;Cl-,SO2-4和NO-3对2种铝合金焊接接头中的母材及焊缝的腐蚀加速作用依次减弱;A7N01-T5母材在3种腐蚀介质中的耐蚀性优于A7N01-T4母材的。     

热处理对大截面7A04铝合金棒材力学性能的影响

研究了热处理对7A04铝合金力学性能的影响.结果表明,直径60mm的7A04铝合金棒材在200℃电流直接加热回归后再时效,从心部到表层的拉伸强度为620-640 MPa,延伸率均匀一致;在3%NaCl 0.5%H2O2水溶液介质中和375 MPa应力下的应力腐蚀断裂时间大于30 d,而辐射式加热回归的为575 MPa,延伸率从心部至表层表现极不均匀,应力腐蚀断裂时间只有19 d.电流直接加热实现了直径60 mm 7A04铝合金大截面棒材的快速均匀回归,再时效获得了最弥散的晶内析出粒子和尺寸及间距较大的晶界析出相,使合金在保持T6状态拉伸强度的同时,具有优良的抗应力腐蚀性能.     

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.     

地铁车钩牵引梁应力腐蚀开裂的机理

某7020铝合金地铁列车在检修过程中发现车钩牵引梁存在开裂现象,失效分析结果表明该裂纹性质为应力腐蚀开裂(SCC)。采用断裂力学双悬臂梁(DCB)试样,对高强度7020铝合金的应力腐蚀开裂特征进行了研究。结果表明:7020铝合金在含氯离子的水溶液环境中对SCC敏感。板料的Z-X和Z-Y方向有SCC裂纹萌生,裂纹开始萌生的时间较长,扩展速度较慢,SCC裂纹的特征为水平扩展,表面有呈台级式不连续扩展和群集的现象,开裂面为沿晶扩展,和车钩牵引梁的裂纹特征相同。     

形变对LY12铝合金应力腐蚀开裂性能的影响

本文研究了不同的形变时效处理对LY12铝合金应力腐蚀开裂性能的影响。利用扫描电镜和透射电镜观察了各种形变时效状态试样应力腐蚀开裂的断口形貌及其微观组织,探讨了形变提高LY12铝合金应力腐蚀开裂抗力的原因。     

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.     

7055铝合金T型型材的应力腐蚀行为研究

通过拉伸性能测试、C环应力腐蚀试验、金相分析、扫描电镜和透射电镜观察等研究了7055铝合金T型型材的应力腐蚀开裂(SCC)行为。结果表明:7055铝合金T型型材纵向试样的抗拉强度、屈服强度、伸长率及断面收缩率均大于横向试样的;在间浸腐蚀和恒温恒湿环境下,纵向C环试样的开裂时间均长于横向试样的。型材纵向截面晶粒变形特征明显,主要呈拉长状,横向试样的裂纹沿纵向扩展,裂纹一旦形成,沿着拉长晶界迅速扩展,裂纹平直,开裂时间短;型材横向截面晶粒呈等轴状,纵向试样的裂纹沿横向扩展,裂纹扩展过程中会沿着晶界发生偏折,开裂时间长。7055型材应力腐蚀机理为氢脆和电化学理论的共同作用。      

Initiation of stress corrosion cracking and fatigue crack under compressive stress

Macroscopic compressive stress was able to induce stress corrosion cracking (SSC) of type 304 stainless steel in a boiling 42% MgCl₂ solution and of mild steel in a boiling 60% Ca(NO₃)₂ + 3% NH₄NO₃. The incubation period of SCC under the compressive stress was ten to hundred times longer than that under the tensile stress.For ultra-high strength steel and aluminum alloy, a fatigue crack could initiate from a notch tip under a cyclic compressive load. The threshold value Δσ_th or Δ$\text{K}{}_{\mathrm{th(\rho )}}$ for fatigue crack initiation under the compressive load was four times as high as that under tensile load. The crack grew at a decreasing rate until eventually it stopped growing altogether under cyclic compressive load. The crack nucleation under compressive stress became easier and the propagation distance of the fatigue crack was longer if the minimum cyclic compressive load was near zero.     

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.     

复合材料对LY12CZ铝合金C-环应力腐蚀性能的影响

采用铝合金C-环试样应力腐蚀试验方法，将碳纤维环氧复合材料与LYl2CZ铝合金相互偶接，研究由于电偶腐蚀的存在，对LYl2CZ铝合金应力腐蚀性能的影响，利用SEM方法对裂纹断口进行了分析。结果表明，复合材料与LYl2CZ铝合金的电偶腐蚀作用，促进了LYl2CZ铝合金C-环应力腐蚀裂纹形成与扩展，电偶作用使晶粒表面的点蚀减少，晶界腐蚀的溶解速率明显加快，晶界的二次裂纹大大增加，而与铝合金偶接的复合材料表面形貌基本无变化。     

6061-T6 铝合金激光焊接接头腐蚀疲劳裂纹扩展

目的研究6061-T6铝合金激光焊接接头的腐蚀疲劳裂纹扩展特性,并分析裂纹扩展的影响因素。方法利用光纤激光器,焊接尺寸为150 mm×100 mm×4 mm(焊接方向、横向、熔深方向)的6061-T6铝合金,采用SE(B)三点弯曲疲劳裂纹扩展试验并利用连续降K法,分别在空气和人工海水中进行疲劳裂纹扩展试验,通过使用金相显微镜(OE)和扫描电子显微镜(SEM),对金相结构进行观测分析。结果同样工艺参数的焊接接头,在海水中疲劳裂纹门槛值(4.063 016 MPa·m~(0.5))大于空气中的门槛值(3.479 166 MPa·m~(0.5));在疲劳裂纹扩展中速区(da/dN10~(-5) mm/cycle)时,海水焊接接头疲劳裂纹扩展速率大于空气中的,低速区(da/d N10~(-5) mm/cycle)则小于在空气中的。结论成形良好的焊缝、晶粒细小的焊缝组织有助于接头疲劳裂纹扩展性能的提高;中速区,海水中疲劳裂纹扩展速率偏大,主要是由腐蚀条件下焊缝裂纹尖端阳极溶解和交变载荷共同作用导致;低速区,海水中疲劳裂纹扩展速率偏小,主要原因是腐蚀产物堆积于疲劳裂纹扩展尖端,产生较强裂纹闭合效应。     

7A04铝合金应力腐蚀敏感性及裂纹萌生与扩展行为

采用相移和电化学阻抗谱相结合的方法研究慢应变速率拉伸过程中7A04铝合金在pH=1,4,7,12的3.5%NaCl溶液中应力腐蚀裂纹的萌生和扩展规律,并利用电化学噪声法验证该方法的可行性。结果表明:溶液腐蚀性越强,7A04铝合金的应力腐蚀开裂敏感性越大;pH=1条件下,相移法测得裂纹在1h时开始萌生,在4.5h明显扩展,由电化学阻抗谱分析得到裂纹的萌生和扩展不是连续的,而是分阶段进行;电化学噪声法的测试结果为裂纹在3000~5000s时开始萌生,在13500~22500s扩展明显,伴随出现明显周期性的电流和电位噪声峰。     

铝合金深海腐蚀研究进展

本文介绍了国外铝合金深海腐蚀的研究进展,并与表层海水铝合金的腐蚀情况进行对比,讨论了点蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀等铝合金深海典型腐蚀特征及规律,同时进一步展望了铝合金在深海中的应用前景及发展方向。