岛礁环境对吊耳疲劳性能影响研究

目的 研究吊耳在岛礁环境下的腐蚀特征及其对疲劳性能的影响。方法 通过开展吊耳试验件的岛礁自然环境试验,测试其不同在试验周期的疲劳性能,分析断口形貌、元素含量变化,研究腐蚀对吊耳抗疲劳性能的影响。结果 在1 a的岛礁自然环境试验中,吊耳的腐蚀部位主要为表面镀层,并且呈非均匀腐蚀特征。随着试验时间的延长,吊耳平均疲劳断裂循环次数呈下降趋势,疲劳断口的韧性断裂特征减弱,并且氢含量有所增加。吊耳内部存在MnS夹杂物,位于韧窝底部。结论 吊耳表面点蚀坑、内部MnS夹杂物对疲劳载荷作用下裂纹的萌生和生长起到促进作用,降低了其抗疲劳性能,应加强腐蚀防护和质量控制。     

高强度铝合金典型沿海地区腐蚀行为加速试验方法研究

目的构建适用于高强度铝合金在某工业海洋性气候地区的加速腐蚀试验方法。方法选用飞机结构用典型高强度铝合金7B04-T6为试验材料,进行实验室加速腐蚀试验与某工业地区海洋大气环境曝晒试验,并对试验后的试样进行疲劳性能评价。通过平均腐蚀速率测试、腐蚀形态特征观察、疲劳断口特征分析,腐蚀加速倍率计算,对两种形式腐蚀铝合金的腐蚀机理和疲劳破坏行为等进行综合对比。结果经历实验室加速腐蚀试验与海洋大气环境曝晒试验后,7B04-T6铝合金的质量损失率基本相等,腐蚀形貌相近,疲劳断口特征一致,因而两种腐蚀模式一致,机理相同。结论所编制的实验室加速环境谱与试验方法,能够较好地用于某工业海洋性气候地区高强度铝合金材料和结构的环境损伤加速试验,实验室与外场海洋大气环境曝晒试验的加速比为97.64。     

发动机压气机转子叶片断裂失效分析

某型航空发动机在长期使用后压气机Ⅲ级转子叶片断裂失效.对叶片表面及断口的宏微观形貌进行了观察和能谱分析,并对叶片的组织和硬度进行了检测.研究结果表明,发动机压气机Ⅲ级转子叶片是在存在严重腐蚀损伤情况下发生的振动高周疲劳断裂,空气中的S,Cl元素导致叶片进气边产生严重的腐蚀损伤,对疲劳裂纹的萌生起着重要的作用.     

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。     

腐蚀坑对疲劳裂纹扩展的影响分析

利用显微镜测量了经过预腐蚀的6051铝合金材料的腐蚀坑三维形貌,分析了腐蚀坑截面形状,腐蚀坑近似为半椭球形。基于AFGROW软件分析疲劳裂纹扩展寿命,腐蚀坑深度与宽度对疲劳裂纹扩展寿命影响较大,随着腐蚀坑深宽比增加,疲劳裂纹扩展寿命趋于稳定,腐蚀坑的深度相对于宽度对裂纹扩展寿命影响更大。     

盐雾环境对军用飞机高强螺栓疲劳极限的影响

目的研究军用飞机高强螺栓在模拟海洋大气环境下的疲劳极限变化。方法采用中性盐雾试验对30CrMnSiA高强螺栓进行预腐蚀试验,试验持续时间为360 h,而后再进行96 hCASS试验。腐蚀后对样品进行疲劳试验,并与未腐蚀的样品进行S-N曲线对比分析,并分析其疲劳断口形貌变化。结果在进行盐雾试验后螺栓发生腐蚀,疲劳极限降低28.4%。结论军用飞机用高强螺栓在模拟海洋大气环境下易发生腐蚀,疲劳极限出现明显降低现象,其主要原因为疲劳试验有效面积减少。     

18CrNi4WA 钢渗碳针阀体开裂失效分析

目的研究18CrNi4WA钢渗碳针阀体开裂失效原因。方法通过化学成分分析、断口扫描分析、金相组织分析、能谱分析等测试手段,对18CrNi4WA钢渗碳针阀体的断裂模式及失效原因进行分析。结果针阀体失效件原始材料符合针阀体制造要求,但渗碳淬火温度过高,未得到最优的渗碳层组织,燃油中存在的硫元素导致喷油孔位置产生严重腐蚀,燃油局部压力的变化导致针阀体表面产生空蚀损伤,裂纹起始于喷油孔圆周面,自裂纹源向外发散呈月牙状,为典型疲劳断裂特征。结论腐蚀与空蚀损伤的协同作用加快裂纹的萌生,使针阀体在热疲劳及机械振动等交变载荷的作用下产生疲劳开裂,使用寿命大为降低。     

LD2铝合金腐蚀行为研究

LD2铝合金广泛应用于直升机结构中。铝合金构件在服役过程中会承受环境所造成的疲劳损伤,从而大大降低其服役寿命,因此必须要研究该材料的腐蚀行为。利用SEM扫描电镜,结合能谱分析对铝合金腐蚀损伤行为进行了高精度微尺度研究,并在疲劳断口上发现腐蚀坑底部的“隧道”,该腐蚀隧道会使腐蚀损伤评定过于保守,为结构寿命预测带来较大的不确定性。     

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。     

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。     

某活塞式航空发动机汽缸断裂分析

分析了某活塞式航空发动机汽缸缸体断裂的原因。宏观和微观观察表明,缸体的断裂性质为疲劳断裂,疲劳起源于缸体与缸头连接螺纹的起始处,晶间腐蚀是导致疲劳断裂的直接原因。能谱分析表明疲劳源区的腐蚀元素是氧,属于大气腐蚀。分析认为腐蚀发生于发动机长期存放过程中。     

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.     

基于断裂力学的船型网箱疲劳损伤评估研究

目的 结合断裂力学,通过直接计算方法进行海洋结构物疲劳损伤评估研究。方法 运用有限元方法,并通过谱分析进行结构强度评估,找到结构热点应力。对热点进行局部精细建模,运用断裂力学方法进行疲劳裂纹扩展,进行海洋结构物疲劳损伤评估。结果 通过水动力分析表明,船型网箱在波浪入射角为0°及180°时,运动幅值最大。通过直接强度计算,验证了网箱满足强度要求,但存在明显的应力集中现象。选取3个疲劳热点进行裂纹扩展,得到其疲劳寿命分别为11.3、17.3、33.1 a。结论 实现了基于断裂力学的海洋结构物强度分析与寿命预测,解决了海洋结构物疲劳损伤评估中计算效率与精度的平衡、整体模型与局部裂纹的耦合等问题。