腐蚀疲劳裂纹扩展研究近况

综述了腐蚀疲劳裂纹扩展的研究现状，对腐蚀疲劳今后的发展趋势作了展望。     

几种高强度钢腐蚀疲劳裂纹扩展行为的研究

本文研究了ＧＣ－４，３０ＣｒＭｎＳｉＮｉ２Ａ和３００Ｍ超高强钢的腐蚀疲劳裂纹扩展行为。考虑了环境，热处理制度，应力比和频率对裂纹扩展的影响。研究结果表明：腐蚀环境和热处理制度对疲劳裂纹扩展有显著影响。在侵蚀性环境中随频率降低，裂纹扩展大幅度上升，随应力比提高，环境影响加剧。利用扫描电镜对试样断口形貌进行了分析，并讨论了高强钢的腐蚀疲劳机理。     

3.5%NaCl盐雾条件下Q235A-Z35钢的腐蚀行为研究

为了研究实船钢材在海洋大气环境下的腐蚀规律,在3.5%NaCl溶液环境中进行Q235A-Z35钢的盐雾腐蚀试验。通过宏观形貌观察、腐蚀失重分析、显微形貌观察、X射线衍射(XRD)物相分析以及腐蚀试样的电化学试验等方法研究了Q235A-Z35钢在盐雾腐蚀环境中的腐蚀行为。结果表明:在从0-96 h的腐蚀过程中其表面腐蚀产物的覆盖程度、致密程度都逐渐提高在短时间内的腐蚀条件下表面腐蚀产物以γ-FeOOH为主,而随着腐蚀时间的增加,腐蚀产物逐渐由疏松多孔的层絮状γ-FeOOH转变为致密的团状和块状的β-FeOOH和α-FeOOH;表面产生的腐蚀产物γ-FeOOH会促进钢的腐蚀,β-FeOOH和α-FeOOH能够抑制钢的腐蚀,并对钢材基体有一定的保护作用。     

DP600双相钢在两种盐雾实验条件下的腐蚀行为对比研究

采用SEM、EDS、XRD以及EIS等技术,对比研究了DP600双相钢在中性盐雾(NSS)实验和循环盐雾腐蚀实验(CCT)两种不同加速实验条件下的腐蚀行为,并获得了腐蚀动力学规律。结果表明：在两种加速实验条件下,试样腐蚀失重均逐步增加,且CCT中的大于NSS中的;同时,初期腐蚀速率相差不大,在480 h时腐蚀速率均达到最大值,分别为1.89 g·m^-2·h^-1(NSS)和2.72 g·m^-2·h^-1(CCT)。两种实验条件下腐蚀产物主要是Fe₃O₄、α-FeOOH、γ-FeOOH、δ-FeOOH和α-Fe₂O₃,而CCT条件下同时也形成了较多的β-FeOOH。CCT条件下的锈层厚度大于NSS条件下的,且厚度增加趋势也更快。EIS结果表明：两种加速实验条件下试样溶液电阻和腐蚀产物膜电阻均逐步增大,电荷转移电阻均为先减小后增加。实验前期(≤480 h),NSS和CCT条件下的腐蚀速率可分别表达为：ΔD_1-1=0.7349t^{\mathrm{0.1522}},ΔD_2-1=0.3511t^{\mathrm{0.3313}};而在实验后期(>480 h),则分别为：ΔD_1-2=14.6239t^{-\mathrm{0.3236}},ΔD_2-2=6.8542t^{-\mathrm{0.1570}}。     

Ⅱ型加载条件下疲劳裂纹扩展试验研究

对４种金属材料在Ⅱ型加载条件下的疲劳裂纹扩散行为进行的试验研究表明：在Ⅱ型加载条件下，裂纹可能仍沿Ⅱ型方向继续扩展，亦可能发生分支转变成Ⅰ型甚至Ⅰ＋Ⅱ型扩展，主要取决于材料本身的性质和它们的微观结构以及应力水平。当裂纹仍沿Ⅱ型方向扩展时，其扩展速率比相当应力水平的Ⅰ型裂纹扩展速率要大得多。     

轴取钢疲劳裂纹扩展速度的研究

研究了轴承钢碳化物及晶粒细化对轴承钢疲劳寿命的影响，结果表明：细化轴承钢中的碳化物可以使其疲劳裂纹扩展速率下降，而同时细化轴承钢中的碳化物和晶粒，会使其疲劳裂纹扩展速率下降更明显。     

30CrMnSiA与30CrMnSiNi2A板材表面裂纹扩展速率

一、前言 在结构件中,产生表面裂纹最常见的因素是焊接缺陷、腐蚀坑引起的表面裂纹源。某机前起落架实际飞行寿命分析报告指出,调查了142架飞机的前起落架表面裂纹状况,其中有92架在旋转臂和轮叉接头上产生了     

高压容器用钢疲劳裂纹扩展速率研究

研究了高压容器用Cr Ni Mo钢在空气中与3.5%Na Cl溶液介质中的疲劳裂纹扩展,结果表明,3.5%Na Cl溶液介质的存在加速了Cr Ni Mo钢的裂纹扩展,随着裂纹的进一步扩展,其加速作用越来越不明显。     

受阴极保护的低碳钢的腐蚀疲劳裂纹扩展

利用测定疲劳裂纹增长速率的方法研究了在天然海水中阴极保护对低碳钢腐蚀疲劳裂纹增长性状的影响。假设临界应力强度因子幅值△K_(th)相当于(1～2)×10~(■)毫米/周的裂纹增长速率时的应力强度因子幅值,则在空气中△K_(th)为3.9兆牛顿/米~3/~2,在海水中为2.3牛顿/米~3/~2,而在海水中阴极极化(-800毫伏、相对 S.C.E)条件下为5.4兆牛顿/米~3/~2。应力强度因子幅值和裂纹增长速率之间关系在空气中增长速率为3×10~(-7)～2×10~(?)毫米/周和在海水中-800毫伏(相对 S.C.E)以及在海水中增长速率为1×10~(-7)～1×10_■毫米/周的情况下遵守 Paris 规律。发现在海水中的裂纹增长速率的最高值比在空气中的快两倍,但在海水中-800毫伏(S.C.E)条件下,其裂纹增长速率降低到约为在空气中裂纹增长速率范围内的40%。利用扫描电镜研究了试样腐蚀疲劳裂纹表面的断口组织。发现在海水中阴极极化的试样裂纹表面上形成钙质沉积物。在海水中阴极保护的试样出现腐蚀疲劳裂纹增长的终止现象可以解释为:由裂纹中海水生成的阴极反应钙质产物的楔入作用。     

X56海底管道在腐蚀环境下疲劳裂纹扩展过程预测

海底管道浸没在海洋环境中,腐蚀疲劳破坏十分常见,因此为这些管道的剩余疲劳寿命提供一种准确的预测方法至关重要。本工作研究了海浪循环荷载下含裂纹管道的疲劳裂纹扩展行为,提出了一种新的管道寿命预测方法。使用新提出的形状因子处理试验数据获得X56钢的Paris常数,并分析了其在腐蚀环境下的疲劳性能。运用有限元软件模拟管道疲劳裂纹的扩展过程并计算其应力强度因子(Δ~K),随后基于Paris公式对管道的剩余寿命进行预测。结果表明,对于给定的Δ~K,海水中管道的疲劳裂纹扩展速率(da/d N)为空气中的1. 6倍,且随着疲劳裂纹扩展速率的增加,海水对管道腐蚀疲劳的影响逐渐降低。运用新提出的方法预测管道剩余寿命并与足尺寸X56管道疲劳试验结果进行对比,结果表明该方法能够有效地预测管道的疲劳裂纹扩展状态和剩余疲劳寿命。     

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.     

脉冲电流对疲劳后30CrMnSiA钢组织结构的影响

对在应力控制下预疲劳卸载的热轧态30CrMnSiA钢样品进行高密度脉冲电流处理后，得到了细小均匀的等轴晶组织，晶粒尺寸远小于热轧样品的晶粒尺寸．处理后样品的疲劳寿命显著提高．高密度脉冲电流使疲劳形成的位错产生运动，当刃型位错的距离达到临界距离时，位错发生湮灭，使局部的位错密度梯度增大，在位错密度低的地方发生再结晶形核，使钢发生再结晶．     

疲劳裂纹扩展行为的研究现状及钛合金的疲劳裂纹扩展特征

疲劳裂纹扩展行为是现代材料研究中重要的内容之一.论述了组织结构、环境温度、腐蚀条件以及载荷应力比、频率变化对材料疲劳裂纹扩展行为的影响.总结出疲劳裂纹扩展研究的常用方法和理论模型,并讨论了"塑性钝化模型"和"裂纹闭合效应"与实际观察结果存在的矛盾.最后,对钛合金疲劳裂纹扩展研究的内容和研究结果进行了概述.     

屈服强度对40CrMnSiMoVA超高强度钢腐蚀疲劳裂纹扩展的影响

研究了屈服强度对４０ＣｒＭｎＳｉＭｏＶＡ（ＧＣ－４）超高强度钢腐蚀疲劳（ＣＦ）裂纹扩展行为的影响，结果表明，不同屈服强度时，ＧＣ—４钢在３．５％ＮａＣｌ溶液中的ＣＦ裂纹扩展曲线上，都出现了类似于应力腐蚀的平台区，而且随屈服强度提高，平台区裂纹扩展速度显著增大。研究表明，氢脆在ＧＣ—４钢的腐蚀疲劳中起重要作用，进一步的理论分析与计算表明，屈服强度会影响高强钢氢致开裂的过程和速度．     

腐蚀环境下2E12航空铝合金疲劳裂纹扩展行为研究

采用SEM,TEM及疲劳性能测试等分析测试手段,系统地研究了2E12铝合金在室温空气、潮湿气体及盐雾环境下的疲劳裂纹扩展速率。结果发现2E12合金具有良好的疲劳性能,疲劳裂纹扩展速率优于国外的2524铝合金。利用修正的Paris公式分析腐蚀介质对合金的疲劳裂纹扩展性能影响轻重程度依次为;室温空气〈潮湿气体〈盐雾环境。不同环境条件下合金的疲劳裂纹形貌均表现微观裂纹扩展的晶界小平面、宏观裂纹扩展的疲劳条纹以及剪切撕裂的微观结构。在腐蚀环境下,宏观裂纹扩展表现出更多的脆性裂纹扩展特征,氢脆导致塑性区脆化及腐蚀诱导的阳极溶解是导致裂纹扩展性能降低的原因。     

复合材料对30CrMnSiA接触腐蚀的研究

通过电化学测量、盐雾试验、周浸试验、机械和疲劳性能测试及应力腐蚀试验,研究了碳纤维环氧复合材料与30CrMnSiA钢的接触腐蚀特性。其结果表明:30CrMnSiA钢与碳纤维环氧复合材料之间存在严重的接触腐蚀,但不影响30CrMnSiA的应力腐蚀性能。文中还给出了防止碳纤维环氧复合材料与30CrMnSiA接触腐蚀的防护措施。     

加速盐雾环境中钢绞线的腐蚀疲劳特征

为探究钢绞线在不同加载条件下的腐蚀疲劳,采用千斤顶与盐雾试验箱相结合的方式,模拟了钢绞线在交变应力、静态应力和无应力状态下的腐蚀。首先通过定量直方图的方法分析了三种加载条件下钢绞线的腐蚀程度,然后针对腐蚀后的钢绞线试样展开了腐蚀形态、力学性能的分析。结果表明:在相同腐蚀时间内,交变应力工况下试件的腐蚀程度最大,其次是静态应力工况,而无应力工况下的腐蚀程度最小。在一定的腐蚀时间内,腐蚀时长对钢绞线最大拉力的影响不明显,但腐蚀超过360h后,不同加载状况下抗拉强度的变化趋势存在一定的差异。腐蚀时间短于360h时断裂强度无太大变化,随后不同工况下的试件断裂强度出现分化,尤其是在交变应力工况下,试件的断裂强度下降很大(个别试件在腐蚀时间为720h的工况下,断裂强度仅为1 200 MPa左右)。交变应力工况的断后伸长率下降特别明显,其次是静态应力工况,无应力工况的断后伸长率也呈下降趋势,但与前二者相比变化最小。     

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.