气态腐蚀环境对疲劳性能的影响

利用材料试验机进行腐蚀疲劳试验,设计了腐蚀疲劳试验装置,研究了腐蚀环境对疲劳寿命的影响.     

ZCuAl8Mn13Fe3Ni2铜合金材料腐蚀疲劳试验研究

针对船用螺旋桨所用铜合金材料所处的海水腐蚀工作环境,以ZCuAl8Mn13Fe3Ni2在纯弯曲疲劳试验机上完成的腐蚀疲劳试验为例,根据试样形状及纯弯曲疲劳试验机的特点,设计制作适用于旋转弯曲疲劳试验机用的海水腐蚀槽,建立海水循环系统.ZCuAl8Mn13Fe3Ni2铜合金材料在海水腐蚀条件下的疲劳试验的结果表明,所设计制作的海水腐蚀循环系统在纯弯曲疲劳试验机上进行海水腐蚀试验是可行的.所得试验结果置信度可达95%,试验材料的耐海水腐蚀性能良好,没有发现腐蚀产物、腐蚀坑、点蚀等现象,试验数据稳定可靠.     

汽轮机叶片材料2Cr13的腐蚀疲劳

在腐蚀介质环境中同时承受交变应力作用的构件,将产生介质腐蚀和疲劳两种机理的联合作用而破坏,通常称之为腐蚀疲劳。腐蚀疲劳的介质环境对金属材料来说是一种特别苛刻的条件。它会不同程度地或者甚至大幅度地降低材料的疲劳强度。因此,开展对金属材料的腐蚀疲劳及其破坏机理的研究,掌握各种材料在不同的介质环境中的抗腐蚀疲劳性能及其变化规律,从而采用合理的、有针对性的措施来提高金属材料的腐蚀疲劳强度。影响腐蚀疲劳的主要因素     

环境介质等对钢材疲劳性能的影响

本工作结合国内的实际情况,就介质、温度以及热处理等对钢的腐蚀疲劳性能的影响进行了初步探讨。研究了自来水、3%NaCl、NaOH 水溶液对汽轮机叶片材料2Cr13钢疲劳性能的影响;温度对腐蚀疲劳性能的影响;并通过连续和问歇喷淋介质研究大气中氧对金属腐蚀疲劳性能的影响;以及不同回火温度对水轮机转轮材料 Cr8CuMo 铸钢腐蚀疲劳性能的影响。本文还列举了近几年来根据生产实际的要求进行的几种材料腐蚀疲劳性能试验所得的数据。     

航空铝合金腐蚀坑当量化技术

针对2系列预腐蚀损伤航空铝合金材料进行腐蚀坑当量化技术研究,结果表明,在预腐蚀条件下,疲劳裂纹起始于腐蚀坑底部并呈辐射状向内扩展,降低了材料裂纹萌生寿命。因此,忽略裂纹成核阶段,提出了一种根据面积等效原理将腐蚀坑当量化成半椭圆表面裂纹的当量化处理方法,直接计算材料的疲劳寿命,并利用NASGRO软件验证了腐蚀坑当量化以及基于断裂力学预测材料疲劳全寿命方法的可行性。研究结果为复杂结构件的寿命评估提供了依据。     

船用螺旋桨铜合金的腐蚀疲劳性能

本文模拟船用螺旋浆的受力状态及工作环境,采用小试样,低应力的高周疲劳进行裂纹扩展试验,来研究螺旋浆铜合金材料的腐蚀疲劳性能。重点测定裂纹扩展速率da/dN,并通过da/dN来估算疲劳裂纹扩展寿命,评定五种铜合金的优劣。探讨了它们的常规力学性能与腐蚀疲劳能之间的关系。对腐蚀疲劳断口进行了分析。同时比较了黄铜的锌当量及晶粒度对腐蚀疲劳性能的影响。     

LD10CS腐蚀疲劳裂纹扩展速率评价的可靠性模型

腐蚀损伤会加速疲劳载荷下的飞机铝合金结构裂纹的萌生和扩展,威胁结构安全性。针对腐蚀影响下的疲劳裂纹扩展的随机性本质,对预腐蚀LD10CS合金的预腐蚀疲劳试验进行了数据分析,提出了基于可靠性的腐蚀裂纹扩展速率表征方法,与试验结果对比表明,该方法可以给出LD10CS腐蚀疲劳裂纹扩展速率的上下限,进而给出该种材料铝合金构件的疲劳裂纹扩展寿命的上下限,为评估铝合金构件的寿命提供了依据。     

腐蚀疲劳交替下2A12-T4航空铝合金的寿命分析研究

基于飞机服役期间经历“地面腐蚀与空中疲劳”的交替损伤模式,考虑载荷间的相互作用,研究了航空铝合金2A12-T4在预腐蚀与“腐蚀+疲劳”交替模式下疲劳寿命的退化与损伤累积规律。同级加载条件下提出利用腐蚀疲劳耦合损伤指数和迟滞载荷用来描述考虑交替腐蚀疲劳损伤模式,用各级疲劳损伤间的相互影响及腐蚀损伤与疲劳损伤在服役工作期间的耦合作用来描述腐蚀、疲劳间的相互促进、加速劣化的现象。基于损伤力学和非线性累积理论,考虑载腐蚀疲劳耦合指数与迟滞载荷对传统的Miner线性累积损伤理论进行修正。建立了飞机结构材料的寿命计算模型,并将模型计算结果与试验结果进行对比验证。确定了腐蚀实验中的腐蚀耦合损伤,并利用低载锻炼效应理论得出均匀分布的迟滞载荷。计算结果表明,本文提出的寿命计算模型的结果与实验结果比较吻合。     

基于累积损伤的金属结构腐蚀疲劳可靠性分析

运用断裂力学方法和逐次循环法计算含初始缺陷金属结构的腐蚀疲劳裂纹扩展寿命;考虑裂纹尺寸、载荷、材料等参数的随机性,基于金属结构裂纹扩展理论,提出了一种以疲劳累积损伤ψ(a2,a1)代替裂纹长度a(N)作为功能函数的腐蚀疲劳可靠性分析方法,建立了等幅载荷谱作用下金属结构基于累积损伤的腐蚀疲劳裂纹扩展可靠性评估模型和基于Monte-Carlo法的可靠度计算方法。结合金属连接件耳片结构进行具体计算,探讨了LY12CZ和30CrMnSiA两种材料腐蚀疲劳可靠性的差异,可为工程设计提供有益参考。     

机械工程中金属材料的应力腐蚀开裂氢脆及腐蚀疲劳

应力腐蚀、氢脆、腐蚀疲劳在工程断裂强度研究中所占的比例断裂已成为工程材料强度研究中的重要课题。实际上工程中新材料的研究、强度的研究、以及提高产品的质量和寿命的问题,都直接与研究材料的断裂有关。但是,对于具体的工程另部件应如何提高寿命,则需分析它主要的损坏方式,然后去提高材料对这种断裂的抗力而达到预期的效果。例如,对电站来说,汽轮机叶片经常是以疲劳方式破坏的(严格说来是属于腐蚀疲劳),应该提高叶片材料的疲劳寿命;而汽轮机叶轮则是以应力腐蚀方式损坏的,所以提高叶轮的抗应力腐蚀开裂的抗力是当务之急。过去,一直认为     

Si3N4陶瓷在不同介质中的循环疲劳特性

研究了Ｓｉ３Ｎ４陶在不同介质中的循环疲劳特性，并获得材料在不同介质中的应力腐蚀指数ｎ。结果发现，材料循环疲劳裂纹扩展速率依次为水中最大，煤油中次之，空气中最小。并对其循环疲劳过程进行了分析，发现在循环疲劳过程中，机械应力起主要作用，同时应力腐蚀过程也有一定影响。     

海军海水介质疲劳裂纹扩展速率标准试验方法的进展

目前腐蚀环境下金属材料的疲劳裂纹扩展速率试验是一个活跃的领域,许多发达国家都在积极开展。在国防、能源和交通运输业的材料应用方面,这项研究都占有重要地位。最近“ASTM 液态介质疲劳裂纹扩展速率试验工作组 E24.04.05”进行了一项鉴定,对九个非共产党国家的40多个试验室参加的腐蚀疲劳研究(使用预裂纹试样)予以总结。事实上所有现代的腐蚀疲劳裂纹扩展速率试验都使用断裂力学试验方法.这类试验的力学方面广泛采用 ASTM“大于10~(-(?))m/周恒幅疲劳裂纹扩展速率试验方法(E647)”中的程序.上述ASTM24.04.05的总结认为,腐蚀介质下用 ASTME647标准进行试验不存在什么问题。尽管在腐蚀疲劳裂纹扩展速率试验中应用 ASTME647有一些成功的报告,但进行这类试验需要引起注意的几个问题仍有待讨论。与腐蚀相关的试验因素能强烈地影响到试验结果。海军和核能工业在所进行的研究项目中都已意识到,腐蚀疲劳裂纹扩展速率数据在各实验室间的差异可能是一个严重的问题。海军已经起草了一个推荐方法,即“海水介质恒幅疲劳裂纹扩展速率标准试验方法”.本文阐述了该方法的核心内容、基本原理以及为检验该方法所采取的措施。     

预腐蚀对30CrMnSiNi2A连接件疲劳寿命影响的试验研究

某型飞机疲劳关键件为30CrMnSiNi2A螺钉连接件,为了进行腐蚀条件下疲劳寿命评定,考虑地面停放预腐蚀的影响,采用周期浸润加速腐蚀试验方法,进行不同预腐蚀时间后在随机谱和两种恒幅谱下的成组疲劳试验.结果表明,疲劳寿命随腐蚀时间的增加而降低;在工程常用的时间范围内,若假定疲劳寿命服从对数正态分布,对数疲劳寿命标准差与预腐蚀时间基本无关;若假设疲劳寿命服从威布尔分布,其形状参数与预腐蚀时间基本无关.并以预腐蚀影响系数C(t)反映预腐蚀对疲劳寿命的影响,研究预腐蚀对30CrMnSiNi2A连接件疲劳寿命的影响.     

硫化氢环境中低周疲劳裂纹扩展速率的研究

针对高强钢在硫化氢环境中腐蚀疲劳数据极为缺乏的现状,研究高压气瓶材料4130X在硫化氢腐蚀介质中的疲劳裂纹扩展速率.结合气瓶实际运行的环境和应力状态,应用改进型WOL(wedge-opening-loading)试样,在自行改造的专用低周腐蚀疲劳试验机上,完成0.006 7 Hz超低频率下饱和H_2S溶液、中等浓度H2S溶液和空气三种环境下的腐蚀疲劳试验,并用Paris公式进行两段式拟合,得出da/dN-ΔK的数学表达式.将试样微观断口的变化与宏观应力强度因子K的变化进行对比研究,给出不同环境中三个阶段K值的定量结果.结果表明:相同条件下,H_2S环境中的疲劳裂纹扩展速率比空气环境中大20倍以上;但当H_2S浓度达到一定范围后,对da/dN影响并不按比例增长,浓度相差11倍时,da/dN相差2.4倍,H_2S腐蚀介质的存在加速了疲劳破坏.     

某石化电厂脱硫装置导流罩失效分析

分析了某石化电厂高效脱硫装置导流罩破坏的原因。结果表明：由于混用了不合适的材料,该材料在硫酸环境中的交变应力下发生了开裂,其主要失效表现为点蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀和腐蚀疲劳,失效的主要原因是腐蚀疲劳断裂和延迟断裂;晶间腐蚀和点蚀及其在应力作用下的发展是产生裂纹的重要原因。     

LY12试件厚度及微弧氧化膜厚对疲劳性能影响

微弧氧化是一种新兴的表面处理技术,利用微弧氧化技术在铝及铝合金材料表面生成陶瓷层,该膜层耐磨,耐腐蚀,耐高温冲击等性能明显优于传统阳极氧化膜.本文对试件厚度与LY12-CZ铝合金微弧氧化膜层厚度关系进行了研究.研究表明,试件厚度影响微弧氧化后不同膜厚的试件疲劳特性,试件厚度为2 mm时,膜厚10～20 μm微弧氧化对试件疲劳寿命有提高;试件厚度3 mm时,膜厚10～25 μm,微弧氧化使试件疲劳寿命略有降低;预腐蚀疲劳实验表明,微弧氧化试件腐蚀疲劳寿命比普通阳极化试件的腐蚀疲劳寿命高.     

主汽门操纵座弹簧的断裂失效分析

对某电厂汽轮机主汽门操纵座弹簧的断裂失效进行了分析.结果表明:弹簧材料化学成分及组织都符合国家标准;导致其早期疲劳断裂的主要原因是弹簧表面的腐蚀坑;腐蚀坑是在弹簧使用前的放置过程中形成的;改善弹簧放置环境和缩短放置时间可以避免腐蚀坑的产生.     

“环境敏感断裂技术讲座和讨论会”消息

应力腐蚀开裂,腐蚀疲劳断裂和氢脆是石油、化工、海洋等工程中常遇到的失效方式,并已日益成为工程上的注目问题。为了加深认识和防止这些环境敏感断裂的发生,我所将借英国腐蚀疲劳专家Dr.J.Congleton来我所讲学参观机会,结合中国机械工程学会材料委员会强度专业委员会应力腐蚀和氢脆学组活动,举行一次     

金属材料腐蚀系数的灰色预测

本文将灰色理论用于金属材料腐蚀系数随材料强度极限变化规律的研究 ,得到了金属材料腐蚀系数的灰色预测模型。这种方法可以节省一部分腐蚀疲劳试验产生的消耗 ,有一定工程实用价值。     

预腐蚀疲劳寿命影响系数及S-N曲线研究

针对飞机结构日历寿命评定问题,对预腐蚀疲劳寿命影响系数C和疲劳S-N曲线进行研究.统计分析推导出影响系数C的一般形式,由疲劳试验数据分析结果建立预腐蚀疲劳S-N曲线方程.结果表明, 影响系数C不但与预腐蚀时间T有关,而且与应力水平S有关;在一定的预腐蚀和疲劳条件下,可以建立预腐蚀疲劳S-N曲线与一般环境下疲劳S-N曲线之间的当量关系,为腐蚀环境下飞机结构疲劳寿命分析和评定提供理论依据.