Finite element modeling of microstructural changes in dry and cryogenic machining of AZ31B magnesium alloy

Unsatisfactory corrosion resistance is one of the major disadvantages of magnesium alloys that impede their wide application. Microstructural changes, especially grain sizes, of Mg alloys have significant influence on their corrosion resistance. Cryogenic machining was reported to effectively induce grain refinement on Mg alloys and has a potential to improve their corrosion resistance. It is important to model these changes so that proper machining conditions can be found to enhance the corrosion rate of Mg alloys. In this paper, a preliminary study was conducted to model the microstructural changes of AZ31B Mg alloy during dry and cryogenic machining using the finite element (FE) method and a user subroutine based on the dynamic recrystallization (DRX) mechanism of Mg alloys. Good agreement in terms of grain size and affected layer thickness was found between experimental and predicted results. A numerical study was conducted using this model to investigate the influence of rake angle on microstructural changes after cryogenic machining.     

参数对2A12铝合金微动疲劳局部塑性影响分析

目的研究局部塑性对微动疲劳的影响。方法建立2A12铝合金圆柱/平面微动疲劳有限元模型,考虑塑性作用进行有限元分析,研究微动疲劳参数对局部塑性的影响。结果局部塑性变形发生在试件表面或次表面,最大等效塑性变形随着微动垫半径的减小而增大。随着轴向应力的增加,最大切向应力增加;随着摩擦系数的增加,剪应力的最大值急剧增加,粘着区增加,滑移区减小,但摩擦系数对整个接触区的大小没有影响。结论微动疲劳参数对局部塑性有一定的影响。     

2A12铝合金微动疲劳全寿命预测方法研究

目的对于2A12铝合金,提出基于成核寿命和扩展寿命的微动疲劳全寿命预测方法。方法基于损伤力学法计算裂纹成核寿命,利用扩展有限元计算裂纹尖端应力强度因子,应用断裂力学计算裂纹扩展寿命,并对预测者和试验值进行比较。结果损伤力学法能考虑接触面应力三维度的作用来反映多轴状态作用,能有效模拟微动疲劳多轴行为。基于损伤力学法的微动疲劳全寿命预测模型能有效预测微动疲劳全寿命。由于微动作用,裂纹成核非常早,扩展寿命从试件的近表面开始,占全寿命的主要部分。结论考虑成核寿命和扩展寿命的微动疲劳全寿命分析是完善的,预测值与试验值比较吻合。     

T700碳纤维环氧树脂复合材料与2A12铝合金电偶腐蚀研究

目的研究电偶腐蚀行为。方法根据飞机服役过程中面临的典型气候条件,对T700碳纤维环氧树脂复合材料与2A12铝合金连接在不同环境温度(0,10,20,30,40℃)、不同p H值(3,5,7)和不同质量分数(3.5%,7%,10%Na Cl溶液)电解质溶液条件下进行电偶腐蚀实验,并分析各参数对电偶腐蚀的影响规律和电偶腐蚀对材料的影响。结果随着电解质溶液温度、Na Cl浓度的升高和p H值(限酸性环境)的降低,腐蚀电流逐渐增大。结论电偶腐蚀过程对复合材料影响不大,铝合金腐蚀破坏加重。     

铝合金微弧氧化技术应用研究

目的研究铝合金微弧氧化技术在产品三防方面的应用。方法选取四种不同牌号的常用铝合金结构件材料进行微弧氧化处理,并通过各种检测手段测定铝合金微弧氧化膜层的成分及形貌、硬度及耐磨、耐腐蚀等性能指标,并与硬质阳极氧化技术作对比。结果微弧氧化膜层厚度为20～120μm,氧化膜致密层硬度（Hv）〉900,致密层磨损率〈10^-4mm^3／（N·m）,盐雾试验时间〉96h,湿热试验时间〉10个周期,膜层性能优于硬质阳极氧化膜。结论微弧氧化技术能大大提高铝合金的耐磨和耐腐蚀性能,可应用于提升产品三防性能。     

喷气偏流板装置腐蚀损伤特点及防护措施研究

目的研究喷气偏流板的腐蚀损伤。方法以喷气偏流板装置结构特点入手,通过对腐蚀的分类及产生原因分析,研究了喷气偏流板装置的腐蚀损伤特点。结果冷却面板存在连接处的剥蚀、面板内部海水流道点蚀和防滑涂层高温腐蚀等三种腐蚀情况,运动执行机构在各连接处容易发生缝隙腐蚀。结论提出了喷气偏流装置在生产加工和日常使用维护中的腐蚀防护措施。     

某产品钛合金性能及台阶轴磨削

TC4因具有良好的力学性能和较好的工艺性能而成为钛合金结构件中使用最多的材料,但其磨削性极差,特别是台阶轴的磨削更为困难。在吸取总结各种磨削经验的基础上对钛合金台阶轴的磨削做了一些探索和实践。     

某型飞机防护体系性能优选试验研究

目的采用盐雾对比试验,优选获得抗腐蚀性能优异的防护体系。方法选用飞机常用的两种结构材料(2024、30Cr Mn Si A)的几种备选防护体系,开展盐雾加速腐蚀试验。结果铝合金试件经过10个周期盐雾加速腐蚀试验,涂层鼓泡失效,基体未发生腐蚀;经过7个周期加速腐蚀试验,结构钢试件预制划痕处涂层剥落、基体腐蚀。结论铝合金外部防护体系B方案(铬酸阳极化+37底漆+E面漆)和内部防护体系H方案(铬酸阳极化+TB06底漆)最佳,结构钢推荐选用GE方案(镀镉+钝化+TB06底漆+TS96面漆)。     

飞机用7B04铝合金缝隙腐蚀试验及仿真研究

目的开展飞机用7B04铝合金缝隙腐蚀仿真研究,理解缝隙腐蚀机理,找出影响缝隙腐蚀的关键因素。方法分析缝隙腐蚀类型,开展缝隙腐蚀试验,建立缝隙腐蚀数学模型,选择合适的边界条件,利用有限元法进行仿真计算。结果缝隙内pH值分布计算结果与试验测量值一致,缝隙口与外部液体/大气连接时,缝隙内溶液分别呈酸性或碱性。缝隙口溶液电势较低,缝隙口附近的铝合金腐蚀较快,含Al腐蚀产物多集中在缝隙口附近。缝隙宽度在0.1~0.3 mm范围内变化不影响铝合金腐蚀速率;缝隙深度增加,缝隙口与底部溶液电势差增大,铝合金腐蚀面积增大,但铝合金最大腐蚀电流密度不变。电位升高,缝隙内铝合金的腐蚀加剧,电位提高10 m V,腐蚀24 h后缝隙内铝合金界面的腐蚀电流密度增加59倍,Al(OH)_2Cl的最大浓度为自然电位下的30倍。结论缝隙腐蚀主要受缝隙外部阴极还原反应影响,电位对铝合金缝隙腐蚀的影响最大,飞机结构中应避免高电位材料同铝合金直接接触。     

5083铝合金在淡海水交替自然环境中的腐蚀行为研究

目的研究5083铝合金在淡海水交替自然环境下的耐蚀性能。方法参照GB/T 5776,分别在淡海水交替、海水及淡水自然环境中开展5083铝合金2年的耐浸泡试验。采集每周期试验样品的腐蚀数据,并进行5083铝在三种自然水环境下的耐蚀性能比对。采用腐蚀电位、交流阻抗等电化学方法,对其耐蚀性能进行评价。结果 5083铝在淡海水交替自然环境下腐蚀严重,腐蚀速率是海水环境下的5.3倍,是淡水环境下的15.8倍。点蚀密度最大,平均点蚀深度是海水环境下的2.6倍,是淡水环境下的1.7倍。结论 5083铝在淡海水交替自然环境下的耐蚀性差,并从电化学试验结果上得到很好的验证。