盐雾环境中40CrNiMo钢初期腐蚀行为及电化学性能演化规律

目的 研究40CrNiMo钢在模拟海洋环境中的锈层及电化学性能初期演化规律。方法 采用中性盐雾试验模拟海洋大气环境,通过光学显微镜、EDS、XRD等手段表征40CrNiMo钢内、外锈层微观结构及成分的变化。通过动电位极化、交流阻抗谱及微区电化学技术研究电化学性能的演化规律。结果 40CrNiMo钢在盐雾环境中由点蚀逐渐发展为均匀腐蚀,最大腐蚀坑深度的演化规律为d=87.787t^0.325,腐蚀动力学规律为ΔW=6.091t^0.738。盐雾4 d后锈层出现分层,7 d后内锈层显著增厚。黄色疏松外锈层主要成分为γ-FeOOH;黑色致密内锈层主要成分为α-FeOOH和Fe₃O₄,并且在与基体接触界面出现Cr元素富集。极化曲线与EIS测量结果具有较好的相关性,表明40CrNiMo钢的腐蚀速率先增大后减小再增大;而SKP测量结果显示,盐雾环境中试样表面迅速形成阴、阳极区,盐雾7 d后试样表面Volta电位由225 mV持续增大至884 mV,盐雾11 d后降低至609 mV。结论 盐雾1 d后锈层疏松多孔,为...     

飞机用钛-钢搭接件腐蚀仿真预测与验证研究

目的 通过有限元仿真,预测飞机用钛-钢搭接件腐蚀部位和腐蚀深度。方法 采用动电位极化,测得温度为40 ℃、pH=4.0的5%NaCl溶液中TC18钛合金、30CrMnSiNi2A高强度钢和30CrMnSiNi2A镀锌钢三种材料的极化曲线。以极化曲线及其拟合的电化学动力学参数作为边界条件,建立异种材料搭接件电偶腐蚀仿真模型。通过模型计算分别得到镀锌层完好和镀锌层完全破坏后的表面电位分布和局部电流密度分布,并与实验室腐蚀试验结果进行对比。结果 腐蚀前期,镀锌钢紧固件表面优先发生腐蚀,表面镀锌层腐蚀从点蚀开始,并慢慢扩大,逐渐由局部腐蚀发展成均匀腐蚀;直到第5周期镀锌层基本完全破损,紧固件30CrMnSiNi2A基材裸露,30CrMnSiNi2A由初始时的阴极极性转变为阳极极性,并与TC18钛合金形成新的电偶对,腐蚀在钢板表面迅速扩展。将第3周期和第7周期腐蚀试验后搭接区的腐蚀形貌分别与镀锌层完好和镀锌层完全破损的仿真电位分布结果进行对比,可以看出,腐蚀形貌与低电位区的几何形状基本类似。根据法拉第定律,结合电流密度分布,预测腐蚀区域腐蚀深度,并与第3周期和第7周期腐蚀试验结果进行对比分析,结果发现,模型预测的腐蚀深度与第3周期和第7周期腐蚀试验结果相吻合。结论 试验结果与仿真结果具有较好的一致性,从而证明了仿真模型的正确性。     

基于扫描Kelvin探针和FT-IR的7B04铝合金/涂层体系丝状腐蚀研究

对7B04铝合金进行硫酸或铬酸阳极氧化后再喷涂底漆或底漆+面漆,从而制备四类试样,而后开展标准丝状腐蚀试验,利用扫描 Kelvin 探针（SKP）和傅里叶变换红外光谱（FT-IR）技术对7B04铝合金/涂层体系的腐蚀行为和机理进行研究。光学显微镜观察发现四类试样上腐蚀丝的数量较少,且长度不超过3 mm,表明四类试样均具有较好的耐蚀性。SKP测试结果表明,四类试样跨划痕区域的伏打电位随试验时间的变化规律相似,划痕处与周围的涂层-金属界面之间的电位差引起丝状腐蚀的发生,腐蚀机理为阳极破坏;单个腐蚀丝的伏打电位值朝着头部降低,朝着尾部升高,头部和尾部之间的电位差促进腐蚀丝的传播。FT-IR分析显示丝状腐蚀产物的成分主要为Al(OH)3 、Al2O3和AlCl3及其部分水解产物,发生的电化学反应类似于7B04铝合金在氯离子作用下的点蚀过程。对比分析结果表明两种阳极氧化方式对丝状腐蚀的影响差异性较小。     

腐蚀条件下高强钢超高周疲劳性能及损伤机理研究进展

在疲劳载荷作用下，材料发生裂纹萌生、扩展直至断裂的周次在107以上的过程被称为超高周疲劳。部分高强钢机械部件需在恶劣环境中服役，服役期间承受的疲劳载荷周次高达108～1011，高强钢在腐蚀环境中的超高周疲劳问题成为影响结构可靠性、安全性的关键问题，是航空航天、汽车、高铁等领域亟待解决的难点。得益于金属材料在传统疲劳问题上的总结积累与先进试验手段的助力，诸多学者开发出多种新的试验方法，有针对性地对高强钢在腐蚀条件下的超高周疲劳问题展开研究。目前，关于腐蚀条件下高强钢超高周疲劳性能退化规律及损伤机理、腐蚀条件下裂纹萌生竞争机制及裂纹初期扩展行为、氢对高强钢超高周疲劳性能及颗粒亮面形成机制的影响等核心问题的认识愈发清晰，逐渐从对试验现象的描述与归纳深入到对损伤机理的探索与推演，而且部分研究成果已经逐步在工程实践中得到应用。本文首先从S-N曲线等角度简述了高强钢无腐蚀条件下的超高周疲劳损伤特征;然后总结了典型腐蚀介质对高强钢超高周疲劳性能的影响，并指出氢脆断裂为高强钢在腐蚀环境中的断裂机理之一;随后详述了氢对高强钢超高周疲劳性能及颗粒亮面形成机制的影响研究进展;最后对几个关键问题进行了展望。