金属材料的腐蚀疲劳研究进展

由于腐蚀环境无处不在,金属材料极易被腐蚀;在腐蚀与疲劳的双重作用下,其寿命大幅降低.对腐蚀环境的分类、影响金属材料腐蚀疲劳的因素、金属材料腐蚀疲劳寿命预测模型与退化规律等方面进行综述,并展望金属材料腐蚀疲劳研究的未来发展趋势.该研究可为增强金属材料的耐腐蚀性提供参考.     

含点蚀铝合金的疲劳寿命预测技术研究进展

腐蚀损伤是老龄飞机所面临的一个关键问题,尤其是点蚀坑,是引发裂纹萌生、扩展并导致飞机结构失效的一个重要原因。进行含点蚀损伤铝合金的疲劳寿命预测是充分发挥老龄飞机的潜力,使之继续安全、有效服役的关键。综述了近年来国内外进行含点蚀损伤铝合金疲劳寿命预测的研究现状和取得的主要研究成果,重点介绍了基于断裂力学方法的主要分析模型和所采用的关键技术,并对今后该领域的研究方向提出了几点建议。     

医用可降解镁合金腐蚀疲劳行为研究进展

镁合金由于良好的生物安全性和力学承载性,同时兼具可控的体内外降解速率,被誉为新一代的"革命性医用金属材料"。然而,在湿润气氛条件下镁合金的耐蚀性能较差,尤其是在复杂载荷和腐蚀疲劳作用下(经历动态交变载荷及腐蚀介质协同作用)镁合金的力学固定/支撑功能急剧骤减,导致植入物过早/提前失效。因此,本文从医用镁合金疲劳失效的施加载荷、频率与腐蚀因素的耦合机理出发,针对医用镁合金体内外腐蚀疲劳寿命、断口微区特征和腐蚀速率间定量关系,阐述交变载荷下腐蚀疲劳失效微观机制。同时,深入解析了疲劳微裂纹萌生/扩展机理,全面总结了提升镁合金腐蚀疲劳性能的举措,以及展望了生物医用可降解镁合金的应用前景和发展方向。     

316L不锈钢在模拟人体液内腐蚀疲劳裂纹萌生和扩展过程中…

探讨应力在３１６Ｌ不锈钢腐蚀疲劳过程中的作用，应力降低了不锈钢的点蚀电位，促进了腐蚀疲劳裂纹的萌生和扩展，初始疲劳裂纹在点蚀孔中的晶界上萌生，在应力的作用下，裂纹由沿晶变为穿晶扩展，并在断口上产生二次裂纹和疲劳辉纹。     

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.      

典型腐蚀损伤形态对结构材料性能的影响

铝合金结构中常见的腐蚀损伤形式有点蚀和剥蚀,以实验为基础,给出了点蚀及剥蚀对结构材料性能影响的理论模型,考察了这两种损伤形式对结构材料承载能力及寿命的影响,绘制出两种损伤形态对材料性能削弱程度影响的直观图表.最后利用AFBROW软件对点蚀和剥蚀损伤影响情况下结构材料的寿命进行了预测,预测精度较好.     

锈层结构与腐蚀疲劳寿命的关系

本文研究了大气中典型的腐蚀介质SO_4~(2-)、c1、SO_3~(2-)对Cor-tenB、16Mn大气腐蚀的加速作用,结果表明,在所有介质条件下Cor-tenB 的耐蚀性均优于16Mn,这与Cor-tenB 中Cu 元素有很大关系,此外,不同的锈层结构和层次分布特征是导致两种材料的强度和寿命出现差别的另一主要原因。Cor-tenB 具有致密的内层锈层结构,具有较好的防护性能;16Mn的内层锈层结构疏松,可以有较高的蓄水量,较致密的外层又有利于溶液在内层的滞留,从而有利于腐蚀的进行。     

腐蚀疲劳力学—化学模型研究进展

研究表明,腐蚀疲劳中力学—化学交互作用要涉及下述三种作用过程:1)介质传输;2)表面吸附与反应;3)固体扩散与脆化。其中进行最幔的过程起支配作用。由于腐蚀疲劳力学—化学交互作用过程十分复杂,影响因素很多,现在业已建立的模型,一般都是针对某一过程而提出的。本文从交互作用过程的角度,对腐蚀疲劳中的力学—化学模型进行分类与评述,给出各种模型的物理构思及数学描述,提出各种模型的适用范围及局限性,最后展望了腐蚀疲劳力学—化学模型的研究趋势。     

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。     

Fatigue life prediction of aviation aluminium alloy based on quantitative pre-corrosion damage analysis

A new method of quantitative pre-corrosion damage of aviation aluminium (Al–Cu–Mg) alloy was proposed, which regarded corrosion pits as equivalent semi-elliptical surface cracks. An analytical model was formulated to describe the entire region of fatigue crack propagation (FCP). The relationship between the model parameters and the fatigue testing data obtained in the pre-corroded experiments, crack propagation experiments and S–N fatigue experiments was discussed. The equivalent crack sizes and the FCP equation were used to calculate the fatigue life through numerical integration based on MATLAB/GUI. The results confirm that the sigmoidal curve fitted by the FCP model expresses the whole change from Region I to Region III. In addition, the predicted curves indicate the actual trend of fatigue life and the conservative result of fatigue limit. Thus, the new analytical method can estimate the residual life of pre-corroded Al–Cu–Mg alloy, especially smooth specimens.     

核电汽轮机转子腐蚀疲劳裂纹的扩展行为

采用直流电压降(DCPD)法测量了核电汽轮机转子材料在157℃除氧超纯水和含0.1%(质量分数)NaCl超纯水中的腐蚀疲劳裂纹扩展速率。采用Priddle模型对试验结果进行拟合,得到材料在不同腐蚀环境中的门槛应力强度因子幅值ΔKth和断裂强度Kc。结果表明:氯离子对核电汽轮机转子材料疲劳裂纹扩展有明显加速作用,可用阳极溶解-膜破裂理论解释;DCPD测得的裂纹长度与断口实际裂纹长度吻合较好,表明试验结果是准确的。     

疲劳寿命预测方法综述

综述了疲劳裂纹形成寿命和疲劳裂纹扩展寿命的预测方法,评述了各种不同预测方法的基本假设、估算步骤和特点,并对疲劳寿命预测方法进一步的发展方向作了展望。     

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...     

核电结构材料腐蚀疲劳裂纹扩展行为研究现状与进展

综述了核电结构材料腐蚀疲劳裂纹扩展的研究现状及环境、力学、材料等因素的影响规律,讨论了高温高压水环境中考虑环境效应的疲劳裂纹扩展模型,提出了当前核电结构材料高温高压水腐蚀疲劳裂纹扩展机制及模型研究面临的主要问题及未来可能的研究方向。     

焊接热影响区晶粒尺寸对腐蚀疲劳裂纹扩展机理的影响

利用焊接热模拟技术，研究了焊接热影响区粗晶区内不同晶粒尺寸对腐蚀疲劳裂纹扩展的影响，得出了在模拟海水条件下，Ａ５３７钢热影响区组织的ｄａ／ｄＮ－△Ｋ关系曲线，认为断口粗糙度对裂纹扩展速率有很大影响，同时发现在自腐蚀电位条件下，对应力腐蚀不敏感的材料，也会产生应力腐蚀疲劳。     

2024高强铝合金腐蚀小裂纹行为研究

本文研究了2024-T62高强铝合金在带有腐蚀预损伤的基础上的腐蚀小裂纹行为。小裂纹试验采用单边缺口拉伸试样（SENT）,在试样半圆形缺口根部预制直径大小为100～300μm的单腐蚀坑,然后在3．5％NaCl溶液中进行疲劳小裂纹试验。采用QUESTAR长焦距显微镜与摄像机相结合的QUESTAR—CCD监测腐蚀小裂纹的萌生及扩展情况。试验结果表明,小裂纹绝大多数萌生在缺口根部腐蚀坑位置,并呈半椭圆形的表面裂纹;该材料在R=0.06恒幅载荷下,小裂纹效应不明显;对应可观测到的最小裂纹长度为6～60μm,裂纹起始寿命约占疲劳寿命的15％～25％。     

Fatigue damage analysis on body shell of a passenger vehicle

A method for design durability qualification of a vehicle body shell is presented. Field test data were used to produce an accelerated durability test that retains all of the damaging real time load histories present in the original test cycle. Fatigue analysis methods are used to access and compare the fatigue damage imposed during durability test and laboratory (torsion) experiments. A numerical methodology (FEM) was used to determine the critical local stresses on the component. These stresses were then experimentally measured by using strain gauges. Field tests were performed over public road tracks (stone paved and land surfaces) for loaded and empty vehicles in the customer environment. This acquired data was used to simulate durability tests in laboratory. A correlation between the results obtained in the durability tests and those obtained in a torsion experiment in laboratory was done.     

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。