铝合金材料腐蚀形貌及裂纹扩展分析

通过加速腐蚀试验,利用QUESTAR三维光学显微镜观察,将蚀坑看作是椭球形,其深度及宽度都符合幂函数的形式,都随腐蚀时间的增加而增加,但增加的速率都降低;腐蚀能显著降低试件的疲劳寿命,是疲劳裂纹形成的主要原因;AFGROW软件较好地拟合了腐蚀试件的裂纹扩展寿命,拟合误差较低,且所得的裂纹扩展寿命及临界裂纹长度比实际试验...     

汗液作用下铝合金眼镜架腐蚀失效分析

通过金相分析、扫描电子显微镜(SEM)观察和能谱分析等检测方法,对某铝合金/硫酸阳极氧化膜眼镜架在汗液环境中的腐蚀失效行为进行了失效分析,结果表明:铝合金/酸阳极氧化膜在汗液环境中发生了严重的腐蚀,腐蚀形式以点蚀为主,局部出现裂纹,腐蚀均发生在阳极氧化膜完整性发生缺陷的部位,铝合金基体在晶界上优先发生腐蚀,点蚀坑生长和裂纹扩展均沿晶界进行;阳极氧化膜完整的区域,阳极氧化膜腐蚀不明显.     

基于局部腐蚀损伤的铝合金预腐蚀疲劳裂纹扩展模型

目的建立铝合金预腐蚀疲劳裂纹扩展模型。方法采用表征局部环境腐蚀损伤影响程度的参数孔蚀率对腐蚀疲劳裂纹扩展速率进行修正。结果修正后的腐蚀铝合金试件的疲劳裂纹扩展速率与试验结果吻合程度良好。结论修正后的铝合金预腐蚀疲劳裂纹扩展速率模型合理有效,试验数据和预测模型可为海军飞机结构的损伤容限设计提供参考。     

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。     

滨海发射场低温管路法兰连接螺栓环境腐蚀断裂失效机理

针对滨海发射场用于低温管路法兰连接的高强度螺栓的环境腐蚀断裂问题进行失效机理分析.结合螺栓所处"高温、高湿、高盐雾"环境及低温高压工况,讨论分析了盐雾腐蚀、应力作用、微观形貌、化学成分及硬度等影响因素.结果表明,螺栓显微硬度均值(108HRB)超标,材质中C、S、Cr含量异常,螺栓实际受力达到许用应力的60％以上,微观组织裂纹均为典型的应力腐蚀裂纹.在海南"三高"海洋腐蚀环境影响下,耐腐蚀性能较差的螺栓在热应力作用下萌生裂纹,产生应力腐蚀,在热应力和拉应力的作用下进行扩展,发生应力腐蚀开裂,螺栓延迟脆性断裂导致失效.最后,针对螺栓应力腐蚀机理,提出了相应的改进措施.     

当量加速腐蚀条件下飞机结构耐久性评估方法研究

目的研究某型飞机机翼纵墙下缘条的结构细节模拟试件的耐久性。方法根据实测环境数据编制某沿海机场环境加速试验谱,开展不同当量腐蚀年限的加速腐蚀试验,然后进行耐久性试验,基于裂纹萌生寿命(TTCI)服从双参数威布尔分布和对数正态分布,建立表征腐蚀损伤下机翼纵墙结构细节原始疲劳质量(IFQ)的当量初始缺陷尺寸(EIFS)分布,并对机群机翼纵墙的经济寿命进行预测。结果铝合金材料在θ=40℃,pH=4.0,质量分数为5%的NaCl溶液盐雾环境中作用189.7 h,腐蚀损伤与该海洋大气环境腐蚀1 a相当。结论该关键结构在沿海机场环境条件下的耐久性能满足寿命指标要求。     

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.     

铝合金框开裂的失效分析

某型铝合金框使用不久后,在其表面发现裂纹.通过对铝合金框裂纹断口进行宏微观观察、能谱分析以及显微材料的组织分析,确定了其开裂的性质和原因.结果表明,裂纹断口上存在大量呈泥纹花样的氧化物和氯化物的腐蚀产物,铝合金框的开裂为应力腐蚀开裂.由于铝合金框内表面局部区域涂漆较薄或缺乏保护,使得该框在工作应力和外界介质的协同作用下...     

深海环境因素对碳钢腐蚀行为的影响

系统总结了溶解氧、温度、盐度等深海腐蚀环境因素的特征及变化规律,分析了深海环境因素的差异对碳钢腐蚀行为的影响.并利用A3钢腐蚀速度与海洋环境参数间的函数表达式,预测了我国南海不同深度条件下A3钢的腐蚀速度.     

机翼后梁接头裂纹故障分析

目的分析某型飞机机翼后梁接头裂纹形成的原因,避免类似问题的重复发生。方法通过对机翼后梁接头进行受力分析,在对机翼后梁接头结构装配关系进行分析的基础上,采用有限元方法对接头进行应力计算,并对裂纹断口进行宏观和微观分析,确定产生裂纹的原因。结果机翼后梁接头裂纹为应力腐蚀裂纹。结论机翼后梁接头材料为LD5,对应力腐蚀敏感,接头在装配过程中存在较大的装配拉应力,而接头表面的腐蚀防护又存在缺陷,在较严酷的服役环境作用下发生了应力腐蚀开裂。     

高强预腐蚀铝合金单轴拉-拉疲劳断口定量分析

目的通过断口定量分析获得7A09铝合金的疲劳裂纹扩展规律,为7A09铝合金结构的寿命评估提供依据。方法使用EXCO溶液对试验件进行预腐蚀,利用疲劳拉伸机进行疲劳加载直至断裂,使用扫描电镜对疲劳断口进行定量化分析。结果疲劳裂纹在试件的腐蚀坑处萌生,从自由界面附近向纵深发展导致试件的断裂。通过断口分析和Paris公式确定了裂纹的萌生寿命和扩展寿命。结论腐蚀之后的试件裂纹萌生寿命占总寿命的比例下降,当裂纹扩展程度较大之后,受腐蚀影响减轻,得出裂纹扩展速率和应力强度因子的关系。     

材料疲劳裂纹门槛值测定方法研究

目的研究快速简便的金属材料疲劳裂纹扩展门槛值测定方法。方法利用原位观察技术,通过对裂纹扩展的精确捕捉获得材料裂纹扩展门槛值。结果利用原位技术测量获得的LY12CZ铝合金材料疲劳裂纹门槛值与Bucci采用升降法获得的门槛值数据相近,并且测量简便。结论利用扫描电镜原位技术可以快速获得裂纹扩展门槛值,是一项具有工程应用前景的裂纹扩展门槛值测量手段。     

干旱区高强度开采地表裂缝对土壤微生物学特性和植物群落的影响

为了研究高强度开采地表裂缝对土壤微生物特性和植物群落的影响,以鄂尔多斯盆地腹地的神府-东胜矿区上湾煤矿开采沉陷区为研究对象,通过野外调查和试验分析裂缝两侧土壤和植物特征.结果表明:裂缝导致其两侧0～120 cm范围内土壤水分和养分流失,距裂缝越近,土壤含水量和w(碱解氮)越低.与距裂缝200 cm处相比,裂缝上0～40 cm范围内土壤含水量和w(碱解氮)分别降低16.8%和29.9%;裂缝下0～40 cm范围内土壤含水量和w(碱解氮)分别降低27.8%和42.2%.地表裂缝显著减少了其两侧0～80 cm范围内土壤中微生物数量,但超过80 cm时则影响不显著.在地表裂缝两侧0～120 cm范围内土壤脲酶和蔗糖酶活性被显著抑制,但当距离裂缝超过120 cm时,裂缝则对两种土壤酶的活性没有显著影响.地表裂缝还会影响植物含水量,距裂缝越近植物含水量越低.与距裂缝200 cm处的植物含水量相比,在裂缝上、下0～40 cm范围内植物含水量分别降低8.4%、4.5%.地表裂缝通过干扰土壤理化性质和植物对水分的吸收,进而影响其生长,距裂缝两侧0～80 cm范围内草本植物的生物量和盖度显著减少,但超过120 cm时裂缝对植物生物量和盖度的影响不显著.      

铝合金高温低周疲劳裂纹扩展可靠性评估

通过对不同温度下6151-T6合金的研究,获得了一种基于可靠性理论的裂纹扩展速率表达式,为预测6151-T6铝合金构件的安全寿命提供依据。该表达式表明,在高温条件下,6151-T6铝合金疲劳裂纹扩展存在门槛值,而且该门槛值会随着环境温度的升高而降低。     

基于Seam型裂纹的复合型裂纹起裂角预测的有限元法

目的对处于多轴应力状态下的复合型裂纹起裂角进行预测。方法考虑材料的弹性性能,利用商业有限元软件ABAQUS中的Seam裂纹模拟穿透型裂纹损伤,建立双轴载荷作用下中心带孔边裂纹板的三维有限元模型,通过位移外推法得到裂纹尖端的应力强度因子(Stress Intensity Factor,SIF),并利用求得的SIF基于最大周向应力断裂准则预测孔边裂纹的起裂角。结果通过与相关文献结果进行对比,发现通过该有限元方法计算得到的应力强度因子与文献结果的最大误差在2%以内,预测的裂纹起裂角与文献结果的最大误差在3%以内。结论该有限元方法计算的裂纹起裂角与文献结果一致,因此文中求解复合型裂纹起裂角所使用的有限元方法是可靠有效的。     

某型发动机滑油供油导管裂纹分析

目的研究确定某发动机滑油供油导管裂纹性质及其产生原因。方法通过痕迹检查、断口观察、X射线能谱分析等试验方法,对滑油供油导管裂纹进行了综合分析。结果滑油供油导管的裂纹性质为疲劳裂纹,疲劳起始于波纹管第1波谷的外表面。结论波纹管存在装配张应力是导致滑油供油导管产生疲劳裂纹的原因;装配张应力是由于弯管焊接段与波纹管在焊接时不同轴造成的。