腐蚀疲劳交替环境下0Cr16Ni5Mo1不锈钢的损伤行为研究

目的 研究腐蚀疲劳交替环境下0Cr16Ni5Mo1不锈钢的损伤行为。方法 通过开展0Cr16Ni5Mo1不锈钢在不同腐蚀疲劳交替次数下的试验，分析腐蚀疲劳交替频率对疲劳寿命、表面形貌等的影响规律，明确其腐蚀疲劳交替损伤机理。结果 腐蚀时间一定时，0Cr16Ni5Mo1不锈钢试验件的疲劳寿命随着腐蚀疲劳交替频率的增加而增加。交替频次较低时，疲劳断裂部位主要发生在试验件表面或侧面的腐蚀损伤处；交替频次较高时，疲劳断裂部位开始内部缺陷处出现。试验件表面附着的腐蚀产物随着交替周期的进行而减少，但随着交替次数的增加，基体截面深处出现腐蚀产物。结论 0Cr16Ni5Mo1不锈钢试验件的疲劳寿命随交替次数的增加呈现指数函数规律的增长趋势。腐蚀-疲劳交替作用下，0Cr16Ni5Mo1不锈钢的表面腐蚀损伤形式主要为点蚀，裂纹主要萌生于试件表面的缺陷处，腐蚀加速了裂纹萌生的进程。交替次数的增加促进了表面和缺陷处钝化膜的生成，以及腐蚀产物在缺陷内部的堆积，从而使试验件寿命增大。     

钢板弹簧断裂失效行为研究

目的研究汽车钢板弹簧断裂失效的原因。方法通过化学成分分析、硬度测试、断口形貌分析、金相组织分析等手段研究汽车钢板弹簧的失效行为。结果由于表面脱碳层过深,使得表面疲劳强度及耐蚀性降低,同时因长时间腐蚀作用在表面产生腐蚀坑及腐蚀裂纹,并且在循环外力作用下,腐蚀缺陷处产生应力集中,早期裂纹萌生于表面腐蚀缺陷处并扩展,最终导致腐蚀疲劳断裂。结论通过控制热处理条件、增加加工余量并去除脱碳层、表面喷丸处理等措施,钢板弹簧表面耐蚀及抗疲劳性能大幅提高,可有效避免脱碳引起的腐蚀疲劳断裂。     

LY12CZ航空铝合金腐蚀疲劳断口研究

借助扫描电镜以及能谱分析技术对预腐蚀LY12CZ铝合金疲劳断口形貌进行了研究,分析了腐蚀疲劳断口形貌与合金中的Si,Mg等元素以及腐蚀损伤对断裂过程的影响。结果表明疲劳断口是以韧性为主的多源性断口。腐蚀坑使得材料局部力学性能退化,成为裂纹萌生源。合金化过程中控制合适的Mg,Si等强化相元素含量,能够使强度与塑性相匹配,从而提高材料的抗疲劳性能。     

热盐腐蚀环境对TC11钛合金高温寿命影响规律试验研究

目的 针对发动机钛合金部件在热盐环境与工作载荷下的寿命衰减问题，开展TC11钛合金热盐腐蚀疲劳与应力腐蚀试验，研究腐蚀环境下TC11的高温寿命衰减规律与失效机理。方法 利用喷盐法制备TC11钛合金试验件，研究不同温度与应力水平对TC11腐蚀疲劳以及应力腐蚀的影响规律。利用SEM等观测手段，开展腐蚀疲劳以及应力腐蚀试样断口与表面的形貌分析，分析腐蚀环境下的失效机理。结果 热盐腐蚀环境导致TC11的寿命显著降低，对比450 ℃下无腐蚀寿命，腐蚀疲劳寿命下降了2个数量级，应力腐蚀寿命下降到不足1%，且分散性较大。观察腐蚀疲劳和应力腐蚀的试样可以发现，表面有明显的腐蚀坑，腐蚀坑底发现裂纹。结论 热盐环境下，TC11腐蚀疲劳寿命和应力腐蚀寿命都会明显下降。由于腐蚀导致钛合金试样表面产生许多腐蚀坑，在腐蚀坑局部形成近似缺口，缺口部位的应力集中是导致腐蚀疲劳寿命衰减的重要因素。腐蚀疲劳的寿命低于Kt=1的无腐蚀疲劳寿命，但是要大于Kt=3的无腐蚀疲劳寿命。     

GH901高温合金在典型海洋大气环境中的腐蚀行为

目的 研究南沙岛礁典型海洋大气环境对GH901高温合金腐蚀行为的影响。方法 在南沙美济礁典型环境中开展GH901高温合金大气暴露试验,利用金相显微镜分析GH901高温合金在我国南沙美济礁典型环境中的腐蚀特征,定期测试该材料的拉伸强度,分析样品的外观和微观形貌。结果 自然暴露1 a,GH901高温合金拉伸试样基体表面尚未发生明显的腐蚀现象,在575 ℃高温力学测试条件下的抗拉强度、断后伸长略有波动,其高温力学性能并未在短期自然暴露中随试验时间的延长而明显变化。结论 GH901高温合金拉伸试样在岛礁大气环境短期暴露下具有良好的耐蚀性,在575 ℃温度条件下具有良好的力学性能稳定性。     

某型装甲车底盘系统平衡肘断裂分析

目的 探讨平衡肘断裂原因,消除故障隐患和防止类似问题发生。方法 采用单反相机、扫描电镜、金相显微镜、硬度计、电感耦合等离子体原子发射光谱仪等对平衡肘故障件的宏观形貌、微观形貌、显微组织、硬度、化学成分等开展表征分析。利用ANSYS有限元软件对内花键进行应力分析,并对2次淬火的试样尺寸进行测量。结果 右4平衡肘裂纹源断口为撕裂和沿晶的混合断裂,断口芯部为解理断裂;右2平衡肘断口内表层淬火层为沿晶和韧窝的混合断裂,芯部为韧性断裂。故障件显微组织和化学成分均无明显变化,仅表面硬度值较实验前降低了7%~9%。断裂失效原因是由于内花键二次高频淬火后收缩变形,齿根圆弧部位在腐蚀介质和交变载荷的共同作用下因应力集中而形成裂纹,在后期循环应力作用下,裂纹继续扩展导致疲劳断裂。结论 从加强腐蚀控制和热处理的角度出发,通过选用抗腐蚀性能好的材料、进行表面防护处理、控制车体环境的湿度和温度等加强腐蚀控制,并增加采用电脉冲等方式对变形花键齿进行修形工序严格控制尺寸范围,避免产生过大拉应力,确保装备质量。     

垂尾方向舵悬挂点螺栓断裂分析及改进

目的 分析某型飞机在使用中其方向舵第4悬挂点连接螺栓出现不同程度断裂损伤的原因,并进行设计改进。方法 从宏观和微观2个方面研究螺栓的断口形貌和特征,对螺栓材料进行金相组织分析和力学性能测试,与同类型飞机相同位置螺栓的结构和功能进行对比分析。结果 螺栓断口边缘无明显的腐蚀和氧化特征,无有害的夹杂物和磷化物,硬度及拉伸强度符合材料力学性能要求。该型飞机方向舵第4悬挂点连接螺栓的结构较同类型飞机相同位置的螺栓结构应力集中更加明显,材料强度更低,存在设计缺陷。结论 连接螺栓断裂性质为疲劳断裂,螺栓受到异常的拉伸和弯曲循环载荷作用是导致其疲劳断裂的主要原因。基于裂纹原因及性能对比分析提出的设计改进方案,在螺栓选材、强度、刚度和耐久性等方面符合飞机结构设计规范,经验证,满足飞机装配技术要求,实践表明,能够确保飞机寿命期的安全使用。     

差速器螺栓失效行为研究

目的研究车辆差速器螺栓失效原因。方法在化学成分、非金属夹杂物、力学性能、金相组织、断口形貌等检测分析的基础上,研究车辆差速器螺栓的失效行为,推断失效原因。结果差速器螺栓化学成分、氢含量、心部硬度及金相组织、材料抗拉强度及屈服强度等均未见明显异常,断口有明显的疲劳断裂特征,螺纹表层存在脱碳现象,脱碳层深度约为0.07 mm。裂纹起始于螺纹根部,裂纹两侧无脱碳现象,螺纹表面及裂纹内部均未见腐蚀产物。结论由于表面脱碳使得差速器螺栓表面硬度及疲劳强度降低,而螺纹根部存在的应力集中使早期裂纹在螺纹根部产生,并在交变载荷作用下进一步扩展,进而最终导致疲劳断裂。     

硅基底增透膜典型自然环境适应性评价研究

目的 掌握硅基底增透膜在自然环境中的环境适应性。方法 采用棚下暴露试验方法,开展硅基底增透膜样品自然环境试验。以0.5、1、1.5、2 a为检测周期,测试样品外观形貌、微观形貌、光谱透射比和表面化学成分等性能,根据性能随试验时间和试验环境的退化规律来对硅基底增透膜的环境适应性进行评价。结果 经过0.5 a的湿热雨林(版纳站)、暖湿酸雨(江津站)、寒冷(漠河站)、南海岛礁(永兴岛站)气候环境试验,硅基底增透膜光谱透射比出现少量下降,表面部分区域出现了明显的变色和脱膜,样品已失效。随着试验时间的延长,变色和脱膜区域变多、变大,光谱透射比出现明显下降,尤其是经过2 a南海岛礁气候环境试验后,光谱透射比下降了80%左右。结论 对各性能参数进行比较,硅基底增透膜在南海岛礁气候环境中的环境适应性最差,其次是暖湿酸雨气候环境,再次是湿热雨林气候环境,相对好一点的是寒冷气候环境。     

汽车用钢板弹簧失效分析

目的 研究汽车用钢板弹簧断裂失效原因.方法 通过宏观分析、金相检验、力学性能分析、材质分析、断口电镜扫描及能谱分析等测试手段,对汽车用钢板弹簧的断裂失效原因进行分析.结果 汽车用钢板弹簧的失效模式为疲劳裂纹源于表面腐蚀坑处的高周腐蚀疲劳断裂.首先,板簧表面存在异常磨损,导致防护漆层局部脱落,裸露的金属基体在腐蚀环境下出现表面腐蚀坑,外界拉应力作用及腐蚀坑底部应力集中叠加导致早期疲劳裂纹在腐蚀坑底部萌生并扩展.其次,板簧表面存在脱碳现象,导致板簧表面硬度及强度降低,表面耐腐蚀性能下降,为早期疲劳裂纹的萌生创造了条件.结论 控制热处理质量,避免表面脱碳;做好定期维护保养,在簧片间加石墨润滑剂,防止长时间干磨或挤压碰撞导致漆层早期脱落;及时清理附着的泥水,减小腐蚀几率;对存在隐患的在用板簧及时更换.     

飞机某模拟涂装试样加速腐蚀与自然暴露的对比研究

目的研究飞机某结构模拟试样加速腐蚀试验与自然暴露试验的相关性。方法选取飞机某结构模拟试样分别进行实验室加速腐蚀试验和海南西沙外场自然暴露试验,以宏/微观形貌、失光率、色差等级、腐蚀产物成分等作为评价指标,对试样表面涂层的腐蚀损伤情况进行长期观测和对比研究,对加速腐蚀2个周期和户外暴露2年的疲劳试样疲劳寿命和疲劳断口形貌进行对比分析。结果加速腐蚀试验2个周期和自然暴露试验2年试样的试验过程色差变化规律一致,色差变化等级均为2级,光泽度变化规律一致,加速腐蚀试验后为3级,户外自然暴露户外为4级、棚下为3级,在螺钉边缘均出现面漆剥落现象。7B04铝合金试样疲劳寿命断口的韧窝和孔洞的数量都没有发生明显的变化,在显著度为0.05时,两组疲劳寿命的t检验量为1.6971,疲劳寿命无显著差异。结论加速腐蚀试样表面涂层的腐蚀程度介于户外和棚下暴露试样之间,这一结果与加速环境谱的编制原则相一致,也进一步表明加速试验环境谱正确性。疲劳寿命无显著差异,表明加速腐蚀试验可以较好地模拟飞机实际工作环境对试样疲劳性能造成的影响。     

热带岛礁大气环境车辆装备腐蚀规律与防护设计及控制措施

目的 提高车辆装备在热带岛礁大气环境中的耐腐蚀性能,为车辆装备在热带岛礁大气环境长期稳定的服役提供防腐蚀设计与改进依据。方法 通过对岛礁大气环境特点的分析和典型车辆装备腐蚀规律研究与总结,制定相应的腐蚀防护设计及措施,并在车辆装备上进行应用与验证。结果 根据腐蚀特点,车辆装备划分为结构类腐蚀、电气类产品腐蚀、材料和涂层腐蚀等4类,其中,结构类腐蚀是最主要的腐蚀行为,结构类腐蚀类型主要包括缝隙腐蚀、电偶腐蚀、应力作用下腐蚀、磨损腐蚀、结构外形及空腔结构造成的腐蚀等。根据腐蚀环境进行划分,将整车划分为舱外完全暴露结构区域、底盘底部区域、发动机舱区域和舱内区域等4个腐蚀区域。在车辆装备上采取相应的腐蚀防护设计与措施,包括典型结构类防腐蚀设计、电气类产品腐蚀防护设计、材料与涂层搭配选用、维护保养和腐蚀监测措施,在热带岛礁大气环境中取得了良好的应用验证效果。结论 根据不同腐蚀类型,采取相应的结构类、电气类产品,材料与涂层合理搭配选用等腐蚀防护设计,加严环境试验考核,以及维修维护、腐蚀监测等腐蚀控制措施,车辆装备在热带岛礁环境中将取得长效且良好的环境适应性。     

基于DFR的2024-T3铝合金当量加速关系试验研究

目的 提出以反映结构材料疲劳性能的DFR为表征参量,研究建立2024-T3铝合金结构在大气自然环境预腐蚀与实验室加速试验预腐蚀后的DFR关系,为腐蚀环境下飞机铝合金结构的疲劳寿命设计提供方法。方法 以2024-T3铝合金试验件为研究对象,分别开展典型海洋大气环境自然暴露腐蚀后的DFR试验以及实验室加速腐蚀试验后的DFR试验,以DFR相等为条件,建立上述2种不同预腐蚀条件之间的DFR当量加速关系。结果 2024-T3铝合金在自然暴露预腐蚀环境与实验室加速预腐蚀后的DFR值随腐蚀时间的增加均有不同程度的下降,万宁和青岛的DFR当量加速值分别为0.642 1、0.701 2 a/d。结论 基于DFR的当量加速关系综合反映了预腐蚀对结构材料疲劳性能退化的影响,而DFR是飞机结构疲劳设计的基本参量,文中建立的当量加速关系可用于指导腐蚀环境下铝合金的疲劳寿命设计分析。     

1420合金预腐蚀疲劳性能研究

研究了1420合金在不同腐蚀介质环境下的预腐蚀疲劳性能。在加速腐蚀环境下，预腐蚀对1420合金的疲劳性能影响较小；加速腐蚀5周样品未出现明显腐蚀痕迹，而11周有腐蚀痕迹出现．并且疲劳寿命曲线略有降低。在剥蚀环境下，预腐蚀对1420合金的疲劳性能影响很大;蚀液浸泡24h样品表面有剥蚀坑出现，剥蚀导致疲劳寿命迅速降低。剥蚀液浸泡72h样品的疲劳寿命只有118周次。     

宁波地区自然环境对铁塔材料力学性能的影响

在加速腐蚀的基础上,通过对Q345铁塔材料的静强度和疲劳试验,研究了宁波地区大气腐蚀环境对Q345铁塔材料力学性能的影响。试验表明,5 a内的加速腐蚀对Q345镀锌材料静强度的影响可以忽略;Q345镀锌材料在当量腐蚀前4 a,腐蚀的形式为均匀腐蚀与点蚀共存;当量加速腐蚀1 a后的疲劳强度无显著降低;加速腐蚀3 a后疲劳强度降低6.2%;4 a后疲劳强度降低12.7%,对应在95%置信度和95%可靠度下的寿命则分别降低25%和46.5%;加速腐蚀第5年,由于均匀腐蚀的发生,削减了腐蚀坑深度,使得其对＂腐蚀坑深度＂敏感的疲劳强度与第4年相同。     

预腐蚀典型铆接结构疲劳寿命特性研究

通过设计LY12-CZ材料的典型铆接结构试验件与模拟现役飞机的地面停放环境,完成加速试验环境谱下的预腐蚀试验与不同时间预腐蚀后试验件的等幅疲劳试验,最终获得预腐蚀典型铆接结构疲劳寿命特性与疲劳寿命的影响系数C（t）曲线。     

东南海域岛礁环境对武器装备的影响及对策研究

研究了东南海域岛礁恶劣环境对武器装备的影响。由于岛礁所处地理位置的特殊性,具有复杂的水文、气候等环境因素,致使武器装备性能极易遭受破坏。在岛礁区恶劣环境因素的综合作用下,对武器装备的结构材料腐蚀以及造成电器设备失效等方面影响较大,从而大大降低了武器装备环境适应性及作战效能。针对提高武器装备的岛礁环境适应性,提出了武器装备在设计、试验及使用等方面的要求以及防控措施,为未来武器装备研究提供一定的参考和依据。     

海军导弹装备结构件腐蚀寿命预测研究

针对装备腐蚀影响导弹战备值班时间、技术状态完好性等问题,通过分析海军导弹装备结构件腐蚀特点及服役环境特点,基于Wiener-Einstein过程随机理论,研究给出了导弹结构件腐蚀量增长下的退化失效模型,基于腐蚀量数据特点,给出了腐蚀寿命模型参数估计方法,该方法可为海军导弹装备腐蚀寿命预测、岛礁导弹装备维修决策、保障等工作提供技术支持和理论指导。