LY12CZ铝合金腐蚀疲劳研究进展

综述了LY12CZ铝合金腐蚀疲劳机制及影响疲劳裂纹扩展的因素,探讨了采用加速腐蚀当量折算谱模拟日历腐蚀环境对飞机结构主体材料LY12CZ先做加速腐蚀再进行疲劳试验的方法;并介绍了该方法在计算飞机日历寿命上的最新研究进展和未来的发展方向.      

飞机结构日历寿命研究现状及关键问题

介绍了飞机日历寿命研究的技术背景和国内外同类研究概况以及存在的问题.重点对腐蚀环境下飞机结构加速腐蚀试验技术、防腐涂层腐蚀损伤评定技术、腐蚀当量关系和日历寿命理论分析方法等几个关键问题及其技术途径进行了阐述和探讨.     

腐蚀预损伤铝合金的疲劳行为研究进展

腐蚀损伤是老龄飞机所面临的一个关键问题,是引发裂纹萌生、扩展并导致飞机结构失效的重要原因,对铝合金的疲劳寿命起决定性作用;腐蚀预损伤如何影响铝合金的疲劳行为是建立含腐蚀损伤铝合金疲劳寿命预测方法的基础,是近年来航空界疲劳断裂领域研究的热点和难点.综述了近年来国内外关于腐蚀预损伤铝合金,尤其是在点蚀情况下的疲劳裂纹萌生和...     

铝合金腐蚀损伤的形态学研究

在实验室中对LY12CZ铝合金试件进行预腐蚀,随后再对其疲劳寿命评诂.在预腐蚀实验中，设置了3组腐蚀时间和3种腐蚀溶液温度以模拟不同的环境.利用扫描电镜和光学显微镜对预腐蚀后试验件上的腐蚀损伤进行观测，从形态学角度分析了腐蚀时间和腐蚀溶液温度的不同给损伤形态造成的影响.最后提出腐蚀损伤的评价指标：腐蚀坑深度和表面腐蚀损伤度，并给出了不同深度、损伤度对应下的试验件疲劳寿命。     

航空航天铝合金腐蚀疲劳研究进展

铝合金因具有高的比强度、比模量,好的加工性能及焊接性能,在航空航天领域应用广泛.而腐蚀疲劳是造成航空航天材料失效的重要原因之一,因其危害性高、破坏性强且难以提前预测等特点,受到了广泛关注.铝合金腐蚀疲劳问题一直是飞机日历寿命研究中的重点问题,随着可重复使用航天器理念的提出,多次空天往返和地面修复过程也使腐蚀疲劳问题在可重用航天器上不可忽视.综述了近年来航空航天铝合金腐蚀疲劳的研究现状,从航空铝合金腐蚀疲劳机理的角度,归纳了腐蚀疲劳裂纹萌生和扩展机制.从腐蚀疲劳环境模拟和腐蚀环境等效两方面,介绍了目前主要的实验室腐蚀疲劳试验技术.分别从材料因素、环境因素和力学因素,分析对腐蚀疲劳裂纹扩展及寿命的影响.重点关注了腐蚀疲劳交替形式下疲劳寿命的特点.提出了在多因素共同影响下的腐蚀疲劳裂纹扩展、损伤演化和寿命预测,以及加速腐蚀环境的当量等效.试验与模拟的有机结合,是今后铝合金腐蚀疲劳的重要发展方向.     

预腐蚀疲劳寿命影响系数模型研究

针对腐蚀环境下飞机结构疲劳寿命评定问题,研究了恒幅应力水平下的地面停放预腐蚀影响系数C模型，根据统计分析推导出C曲线的关系式;疲劳试验数据分析结果建立了预腐蚀影响系数C模型.结果表明，随着腐蚀时间的增加,疲劳寿命影响系数C不断下降;同一时间下,应力水平S高,影响系数C大;应力水平S低,影响系数C小；在一定的腐蚀疲劳条件(时间、应力水平)下,可求出任一给定可靠度p时的Cp值和疲劳寿命预测值.     

压气机叶片腐蚀条件下振动疲劳寿命分析

为了探究压气机叶片结构在腐蚀环境下振动疲劳寿命变化规律,依据实际工况特点,研究预腐蚀对叶片结构振动疲劳行为的影响。以试验结果为基础,建立基于腐蚀影响系数曲线（C-T曲线）的振动疲劳寿命关系式。结果表明:构建的腐蚀影响系数曲线能较准确地描述压气机叶片预腐蚀后疲劳寿命的变化规律,具有良好的适用性;采用幂函数式的腐蚀影响系数曲线计算结果精度相对较高,用其对15个当量日历年限下的压气机叶片进行对数疲劳寿命评估预测,其对数疲劳寿命降低约28%。     

基于量化预腐蚀损伤分析的航空铝合金疲劳寿命预测（英文）

针对航空铝合金(Al-Cu-Mg),提出了一种量化预腐蚀损伤的新方法,该方法将腐蚀坑当量成半椭圆表面裂纹。通过预腐蚀试验、裂纹扩展试验和S-N疲劳试验构建了用于描述疲劳裂纹扩展(FCP)完整阶段的分析模型,并讨论了模型参数与这些疲劳试验数据的关系。基于MATLAB/GUI软件,采用数值积分方法,将当量裂纹尺寸和FCP模型用于计算疲劳寿命。结果表明:FCP模型拟合的S形曲线可以表示裂纹扩展第一阶段至第三阶段的整体变化。此外,预测曲线显示出疲劳寿命的实际变化趋势,并从中获得了疲劳极限的保守结果。因此,对于预腐蚀Al-Cu-Mg合金,尤其是光滑试样,这种新的分析方法可以估算材料的剩余寿命。     

军用飞机腐蚀防护与日历寿命研究

简要介绍了军用飞机使用寿命包含的主要内容.列举了近年来我国现役飞机发生的典型腐蚀故障或事故案例,阐述了环境腐蚀对飞机的危害,强调开展飞机腐蚀防护和日历寿命研究的重要性和紧迫性.对我国军用飞机的服役环境、使用特点和腐蚀现状进行了分析,对当前现役飞机腐蚀和日历寿命方面存在的主要问题进行了梳理,提出了当前应重点研究的关键技术.     

《中国表面工程》2010年第4期

军用飞机腐蚀防护与日历寿命研究 简要介绍了军用飞机使用寿命包含的主要内容。外举了近年来我国现役飞机发生的典型腐蚀故障或事故案例,阐述了环境腐蚀对飞机的危害,强调开展飞机腐蚀防护和日历寿命研究的重要性和紧迫性。对我国军用飞机的服役环境、使用持点和腐蚀现状进行了分析,对当前现役飞机腐蚀和日历寿命方面存在的主要问题进行了梳理,提出了应重点研究的关键技术。     

基于动态贝叶斯网络的海底管道点蚀疲劳损伤失效模型研究

目的研究海底管道在点腐蚀和腐蚀疲劳双重影响下的整个破坏过程,基于动态贝叶斯网络构建系统失效模型,对海底管道系统不同疲劳寿命下的失效概率进行预测。方法将点蚀疲劳损伤过程分为腐蚀点成核、腐蚀坑增长、短裂纹扩展和长裂纹扩展四个阶段,采用蒙特卡洛模拟方法对腐蚀点形成到短裂纹发生前的管道破坏过程进行分析,结合疲劳裂纹扩展的动态贝叶斯网络结构图,在充分考虑相关影响因素不确定性的基础上,为海底点蚀管道系统提出一种创新性的概率分析方法,对点蚀管道疲劳寿命的失效概率进行科学预测。结果结合实例分析,通过蒙特卡洛模拟方法,求解得出腐蚀坑增长转变为短裂纹扩展状态的临界裂纹尺寸为0.8mm。采用动态贝叶斯网络分析方法,对未经受维修保养的点蚀管道进行疲劳寿命预测,当管道运行到第35年时将会面临失效风险。结论所构建的模型可以对海底点蚀管道腐蚀疲劳寿命失效概率进行合理预测,通过观测相关影响参数的变化,及时更新预测结果,有助于为海底管道系统制定有效的维修策略。     

环境腐蚀对Q345角钢疲劳性能的影响研究

目的研究Q345角钢构件的疲劳性能随腐蚀损伤发展的变化规律,为分析"腐蚀-疲劳"交替循环工况下试件疲劳性能变化情况奠定基础。方法首先通过连续疲劳振动和间隔疲劳振动两种疲劳试验,测试分析了疲劳荷载施加方式对试件疲劳性能的影响,其中,试件间隔振动分三次完成,每次振动次数为连续疲劳振动次数的1/3。然后,根据不同"浸泡-晾置"次数,给出了三种腐蚀方式,并在p H值为2的酸性溶液中对试件进行加速腐蚀损伤试验。采取"腐蚀-疲劳"交替循环加载方式对3组39根Q345角钢构件进行腐蚀疲劳试验,由试件腐蚀疲劳破坏的试验现象及测试结果,分析试件疲劳性能随腐蚀疲劳损伤的变化规律,并研究Q345角钢试件的风致振动疲劳性能因大气环境中腐蚀损伤发生及发展的退化规律。结果疲劳荷载为221.43 MPa时,三种"腐蚀-疲劳"工况下,CF1、CF2与CF3相比,试件的疲劳寿命分别退化了5.1%和2.7%。疲劳荷载为308 MPa和221.43 MPa时,单点试验结果未随腐蚀方式变化而发生明显变化,但是当疲劳荷载减小到156.22 MPa时,CF1、CF2与CF3相比,试件的疲劳寿命分别退化了6.3%和4.5%。结论腐蚀损伤试验中"浸泡-晾置"交替循环次数越多,损伤越大,试件疲劳寿命退化,反映Q345角钢构件的疲劳性能受大气环境干湿交替腐蚀损伤影响明显。同一腐蚀方式中,疲劳荷载越小,腐蚀的影响越显著,脆性破坏特征越明显。     

An investigation of the reduction in tensile strength and fatigue life of pre-corroded 7075-T6 aluminum alloy

In aging aircraft, the synergetic interaction between corrosion and fatigue has been shown to reduce the life expectancy of aluminum alloys. The objective of this study was to quantify the effects of corrosion, in terms of mass loss per unit area, on the static strength and fatigue life of 7075-T6 aluminum alloy. This was an experimental study in which test specimens were corroded in a laboratory environment. The corrosion process was accelerated by use of a corrosion cell. Test specimens were cut from flat sheets of aluminum and covered with masking material to restrict corrosion to a confined area. After testing, the fatigue life, ultimate tensile strength (UTS), and hardness of the specimens were observed to drop significantly with small amounts of corrosion. After the initial decrease, the UTS was observed to decrease linearly with increasing corrosion levels. The fatigue life of the specimens decreased in an inverse exponential fashion as mass loss per unit area increased. The hardness values of the corroded surfaces were also observed to drop. The topology of the pits and the related subsurface damage produced areas of high stress concentration resulting in the immediate reduction of UTS and fatigue life of the specimens. Subsurface corrosion damage was responsible for the reduction in hardness.     

高速列车车轴用EA4T钢腐蚀疲劳性能研究

目的 研究腐蚀环境中EA4T车轴钢疲劳性能,为车轴的腐蚀检测和使用寿命评估提供依据.方法 采用旋转弯曲疲劳试验机,在人造雨水模拟的腐蚀环境和空气环境中,对EA4T车轴钢试样进行疲劳试验,以获得不同环境下试样的疲劳S-N曲线、表面损伤以及裂纹扩展规律.然后对扩展裂纹进行概率统计,通过扫描电镜对疲劳失效的断口进行观察,并分析对比不同环境中裂纹扩展门槛值的变化.结果 空气环境中,试样的疲劳极限为355 MPa,而在腐蚀环境中,试样不存在疲劳极限,107循环周次对应的疲劳强度降低到245 MPa,相比空气环境中降低了31％.Gumbel分布统计与Weibull双参数分布统计相比,更适合描述EA4T车轴钢试样表面腐蚀裂纹长度随加载次数的变化.腐蚀环境中,疲劳裂纹萌生于表面腐蚀坑,并存在多个裂纹源.腐蚀环境显著降低了试样裂纹扩展门槛值,空气环境下,该值为6.29 MPa·m1/2,腐蚀环境下降低到4.1 MPa·m1/2.结论 腐蚀环境降低EA4T钢疲劳寿命的主要原因是,腐蚀环境降低了裂纹扩展门槛值,加快了裂纹萌生以及短裂纹扩展.而当裂纹达到一定长度时,腐蚀环境对裂纹扩展几乎没有影响.     

金属材料大气环境静态腐蚀老化的疲劳特性

对ＬＣ４ＣＳＡｌ合金和３０ＣｒＭｎＳｉＮｉ２Ａ钢的疲劳件在大气环境预腐蚀其疲劳寿命性能。检验了疲劳寿命的分布特性。分析了材料在大气环境预腐蚀后疲劳寿命分布的数字特征,寿命分散系数,疲劳Ｓ－Ｎ曲线等的变化。以及冷挤压强化 疲劳增寿效应与大气环境腐蚀日历时间的关系。     

渗铝复合激光冲击对321不锈钢腐蚀疲劳性能的影响EI北大核心CSCD

针对聚焦型太阳能热发电换热管材料在熔融铝硅环境中易发生腐蚀疲劳失效的问题,采用粉末包埋渗铝和激光冲击对AISI 321不锈钢进行表面改性,研究其熔融铝硅环境下腐蚀疲劳性能。结果表明,渗铝钢表面形成以FeAl金属间化合物为主的渗层,尽管能够有效地隔离基体和腐蚀介质,但是作为疲劳裂纹的形核源,会导致腐蚀疲劳寿命降低40%;经不同功率密度的激光冲击强化处理后,渗铝钢表面硬度显著提高,延缓了疲劳裂纹萌生,提升了耐蚀性,降低了腐蚀损伤的影响,疲劳损伤占据主导地位,使得渗铝钢腐蚀疲劳寿命提高100%~200%。