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。     

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.     

铝合金及其氧化膜大气腐蚀行为与机理研究进展

综述了铝合金及其阳极氧化膜的大气腐蚀行为和特点。重点阐述了铝合金及阳极氧化膜大气腐蚀过程,大气腐蚀形态即点蚀、晶间腐蚀和剥蚀的特点,我国大气腐蚀规律,大气腐蚀的影响因素、研究方法以及最新进展,并展望了铝合金大气腐蚀的研究趋势。     

2A12铝合金在EXCO溶液中腐蚀损伤形貌演化分析

目的探索2A12铝合金在EXCO溶液中腐蚀损伤形貌的演化规律。方法开展实验室内2A12铝合金的加速腐蚀实验。为实现表面粗糙度与腐蚀损伤相关性的定量研究,首先采用3D扫描成像仪对实验样品进行扫描,取得样品微观几何特征,实现表面粗糙度值的数字化定量表征。观察样品在EXCO溶液中腐蚀损伤的发生发展过程、腐蚀形貌的演化过程,测量腐蚀样品蚀坑深度,并分析表面粗糙度对样品腐蚀损伤的影响。结果当腐蚀时间不超过6 h时,2A12铝合金样品在EXCO溶液中的腐蚀类型主要为点蚀,随着时间的延长,将向全面腐蚀发展。粗糙度值高的试件表面有打磨时形成的较深表面纹理,这些纹理制约了点蚀坑的扩展,使蚀坑沿纹理的方向发展,有演化为微裂纹的可能性,蚀坑边界的不规则处也会萌生微裂纹。粗糙度值较小的样品,腐蚀损伤也较小,但粗糙度对腐蚀损伤的影响随时间的延长而减弱。结论常温下,2A12铝合金在EXCO溶液中首先发生点蚀,由于蚀坑向四周扩展的速度快于深度方向,使腐蚀类型从点蚀向全面腐蚀演变。表面粗糙度对2A12铝合金样品腐蚀损伤形貌的演化有重要影响,表面微观几何特征通过制约蚀坑扩展方向的方式来改变样品的腐蚀行为,并造成腐蚀损伤的明显差异。随着腐蚀时间的延长,材料逐渐失去其原有表面微观几何特征,表面粗糙度对腐蚀行为的影响下降。     

薄液膜下铝合金与不锈钢电偶腐蚀研究

目的研究与不锈钢偶接时铝合金的腐蚀行为与机理。方法依据ASTM G149标准制备电偶试样,在循环盐雾箱中模拟薄液膜下2024铝合金与316L不锈钢之间的电偶腐蚀过程,分别在腐蚀6,12,18,24,30 d后取出试样,进行质量损失分析、截面与点蚀坑形貌分析、以及电化学阻抗谱测试。结果偶接之后2024铝合金的质量损失量是非偶接条件下的将近10倍。偶接后2024铝合金在腐蚀6 d后就形成了约20μm厚的腐蚀产物层,且随着腐蚀时间的增加,腐蚀产物层越来越致密,越来越厚。偶接后点蚀坑则主要在横向扩展,在纵深方向扩展较小。结论电偶作用不仅加速了铝合金的腐蚀,还改变了其腐蚀过程,而且这种作用在腐蚀的初期不明显,在腐蚀后期较为显著。     

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...     

实验室加速腐蚀环境下35Cr2Ni4MoA材料镀硬铬表面腐蚀行为研究

目的研究35Cr2Ni4MoA材料镀硬铬表面的腐蚀行为特点。方法开展35Cr2Ni4MoA材料在实验室湿热环境和盐雾环境的加速腐蚀环境试验,分析腐蚀环境对35Cr2Ni4MoA材料镀硬铬表面腐蚀行为的影响,加速腐蚀试验共8个周期,通过蚀坑深度、蚀坑面积、单面面积腐蚀数量描述材料表面腐蚀情况。结果35Cr2Ni4MoA在实验室腐蚀环境下蚀坑深度随时间变化满足幂函数关系,蚀坑半径随时间满足线性关系。实验前期单位面积内点蚀数量较多,腐蚀程度轻,在试验中后期点蚀扩展相连,腐蚀面积变大,腐蚀数量减少,腐蚀程度加重。结论提高35Cr2Ni4MoA材料镀硬铬表面处理质量,减少材料表面处理孔隙,能有效提高35Cr2Ni4MoA材料的腐蚀防护能力。     

基于灰色马尔科夫模型的2A12铝合金腐蚀预测方法研究

目的研究飞机结构件的腐蚀随时间的变化规律,为其寿命预测及可靠性分析提供参考。方法以2A12铝合金试件为对象,利用加速腐蚀试验设备,对其进行7个周期的加速腐蚀,以获得蚀坑深度的原始数据。在此基础上,将灰色GM(1,1)模型与马尔科夫链模型相结合,建立起能够预测蚀坑深度的灰色马尔科夫模型。结果将预测值与试验值进行对比,结果表明,灰色马尔科夫模型预测精度在0~4.5%之间,预测结果比较准确。结论该灰色马尔可夫模型能够较好地反映该型铝合金在腐蚀过程中蚀坑深度的变化趋势,建立起了一种新的腐蚀预测方法。     

2024铝合金连接结构两种防护涂层耐蚀性研究

目的研究铝合金两种防护涂层在5%NaCl盐雾环境下的腐蚀疲劳性能。方法针对在两种涂层防护作用下的2024铝合金连接结构,开展实验室加速试验,采用"腐蚀环境-疲劳加载"交替循环的试验模式,得到铝合金两种防护涂层在5%NaCl盐雾环境下的腐蚀疲劳寿命值,对比分析涂层体系对铝合金连接结构的腐蚀疲劳寿命影响。结果 5%NaCl盐雾环境对于铝合金连接结构疲劳寿命有较大影响,相较于传统涂层,纳米涂层在5%NaCl盐雾环境下的防护效果更好。结论纳米涂层表面破坏后快速生成的致密氧化膜能有效提高涂层的耐蚀性能。     

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。     

利用薄片穿透法确定铝合金最大蚀坑深度

目的研究铝合金最大蚀坑深度与环境试验时间的对应关系,为新型合金服役前的耐蚀性评级和结构件服役过程中的剩余寿命预测提供技术基础。方法利用光学显微镜、扫描电镜分析海洋大气环境中新型铝合金的腐蚀类型,并利用薄片穿透法研究铝合金薄片最大蚀坑深度与试验时间的对应关系。结果经过海洋大气环境暴露试验后,2A97铝合金发生了深入合金内部的严重点蚀,检测薄片试样背面电解液的出现时间,可以确定环境试验中蚀坑穿透薄片试样的时间。通过测量不同厚度薄片试样的穿透时间,可以确定最快生长局部腐蚀点的深度和时间的关系。结论中性盐雾试验环境下,达到相同的最大蚀坑深度,2A97铝合金与AA2024铝合金用时基本相当。     

海洋环境下ZL115-T5铸铝合金/C41500海军黄铜腐蚀行为研究

目的研究海军某型装备壳体结构材料在海洋环境下的腐蚀行为及规律。方法根据折算出的实验室加速腐蚀试验环境谱,开展了ZL115-T5铸铝合金试验件、ZL115-T5铸铝合金/C41500海军黄铜接触试验件、模拟实际涂抹黄油试验件以及模拟维护涂抹缓蚀剂试验件的实验室加速腐蚀试验。结果得到了该型铝合金在不同服役年限及服役状态下的腐蚀形貌、质量、平均腐蚀深度以及腐蚀损伤度变化规律。结论该型合金在不同服役状态下的腐蚀行为呈现差异化,ZL115-T5铸铝合金与C41500海军黄铜偶合接触会加速铸铝合金的腐蚀,黄油能够在一定程度上抑制电偶腐蚀,但效果并不明显。缓蚀剂能够延缓海洋环境下ZL115-T5铸铝合金腐蚀,其中THFS-10软膜缓蚀剂以及THFS-15长效硬膜缓蚀剂效果较好。     

5%NaCl盐雾环境对铝合金铆接防护结构性能影响研究

目的研究2024铝合金在5%NaCl盐雾环境下的腐蚀疲劳性能。方法开展2024铝合金5%NaCl盐雾环境下的腐蚀疲劳试验,采用"疲劳加载-腐蚀环境"交替循环的试验模式,通过试验测试铝合金铆接结构在5%NaCl盐雾环境下的腐蚀疲劳寿命值,分析不同疲劳载荷大小对铝合金连接结构的腐蚀疲劳寿命影响。结果 5%NaCl盐雾环境对于铝合金铆接结构疲劳寿命有较大影响,疲劳载荷对防护涂层防护性能和腐蚀疲劳载荷的滞后效应等两方面影响,0.25P破坏载荷相较于0.3P破坏载荷,涂层防护作用影响更小,低载锻炼效应更强,腐蚀疲劳寿命降低量更少。结论 2024铝合金铆接结构耐腐蚀性能与结构载荷和防护涂层特性有重要关系。     

腐蚀时间和温度对LY12CZ铝合金疲劳强度的影响

在实验室环境下对LY12CZ铝合金试验件进行溶液浸泡预腐蚀试验,产生腐蚀坑,使用KH-7700显微镜获得了不同腐蚀时间和腐蚀温度条件下的损伤数据,然后进行疲劳加载试验,建立了不同腐蚀时间和腐蚀温度与疲劳寿命之间的关系。试验结果表明,腐蚀时间和温度对铝合金的预腐蚀损伤及相应的疲劳寿命有着显著影响。     

2297-T87铝锂合金用于大气腐蚀性的比较

目的利用铝锂合金的大气腐蚀试验结果评价大气腐蚀性。方法对第三代铝锂合金2297-T87在6个自然环境试验站户外暴露后的腐蚀质量损失、腐蚀速率、腐蚀深度、拉伸性能进行分析,综合评价各地区大气腐蚀性。结果2297-T87铝锂合金在团岛、万宁、永兴岛暴露1年后出现显著腐蚀,腐蚀质量损失和腐蚀速率约为江津的2倍、西双版纳的4倍,北京的腐蚀质量损失和腐蚀速率最低。合金最大腐蚀深度的变化趋势与腐蚀质量损失和腐蚀速率的变化趋势一致。观察横截面发现,在万宁、永兴岛、江津暴露后,合金发生严重的点蚀,在腐蚀产物覆盖区域下方形成不规则蚀坑,而在团岛暴露后,合金内部发生晶间腐蚀。合金在江津、永兴岛、万宁、团岛暴露后的拉伸性能仍比较接近,且拉伸强度保持率在90%以上。结论将2297-T87铝锂合金暴露1年后的腐蚀质量损失、腐蚀速率、腐蚀深度作为表征指标,获得各试验站的大气腐蚀性顺序为:北京<西双版纳<江津<永兴岛<万宁<团岛。     

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。