环境因子对航空金属材料腐蚀损伤及腐蚀疲劳行为的影响研究

【类型】学位论文

【作者】陈超 

【关键词】 高强铝合金 高强钢 腐蚀 疲劳 环境因子

【摘要】高强钢和高强铝合金是应用最为广泛的航空金属结构材料，但是在沿海高温高湿高盐分环境中，极易发生腐蚀损伤并严重降低结构材料的疲劳性能，对飞机的安全性能造成极大影响。因此，本文研究了高强钢和高强铝合金在不同温度3.5wt%NaCl溶液中的腐蚀行为和腐蚀疲劳行为，飞机焊缝处等部位不同程度积水对高强钢腐蚀行为的影响，具有非常重要的理论意义和工程实践意义。 本文以典型航空金属材料7075铝合金、300M钢和30CrMnSiNi2A钢为研究对象，研究了其在典型腐蚀环境（3.5wt%NaCl溶液）和特殊腐蚀环境（积水环境）中的腐蚀形貌、腐蚀失重、失重速率、腐蚀坑深度、电化学行为以及腐蚀疲劳寿命等，重点研究了温度(25℃、55℃、75℃)、面容比（2 mL/cm2、5 mL/cm2、2 0mL/cm2）参数对腐蚀行为的影响以及温度和腐蚀介质综合作用对材料疲劳寿命的影响。研究结果表明： 在三种不同温度的3.5wt%NaCl溶液中， 300M钢的腐蚀形式从点蚀逐渐发展为全面腐蚀，且温度越高发展速率越快，7075铝合金在240h的试验时间内一直是点腐蚀形式；腐蚀损伤度与腐蚀时间的关系满足幂函数关系，且随着腐蚀时间的延长，腐蚀速率减小；电化学交流阻抗测试表明不同温度下300M钢和7075铝合金腐蚀产物保护膜层的致密度不同的影响腐蚀速率的关键因素。 在三种不同面容比的积水溶液中，腐蚀失重在0~360 h内符合m=atb的幂函数关系，随着面容比的增大，300M钢腐蚀速率增大，且随着腐蚀时间延长，腐蚀速率下降，腐蚀溶液的溶解氧浓度降低，pH 值上升；电化学测试结果表明面容比主要影响300M钢腐蚀的极化电阻Rp，并随着面容比的增大，其极化电阻Rp显著减小，腐蚀速率增大。 在3.5wt%NaCl溶液中，温度对30CrMnSiNi2A钢和7075铝合金的腐蚀疲劳寿命具有显著影响，同一应力水平下，温度升高时，疲劳寿命显著降低；腐蚀损伤和疲劳损伤综合作用于金属材料，且存在着一定的竞争关系，当应力水平较高时，疲劳试样的寿命较短，腐蚀作用的时间较短，试样疲劳寿命主要受应力水平影响；而当应力水平较低时，试样的寿命较长，腐蚀作用的时间较长，温度的升高将直接导致相同寿命应力水平的下降。

【学位名称】硕士

【学位授予单位】北京航空航天大学

【学位授予年度】2016

【导师姓名】朱立群

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