预腐蚀和交替腐蚀作用下航空铝合金多轴疲劳行为及寿命预测

作者： 陈亚军   刘辰辰   王付胜   来源： 航空学报 年份： 2019 文献类型 ： 期刊 关键词： 多轴疲劳   寿命预测   预腐蚀   交替腐蚀   铝合金  

描述： 飞机在腐蚀环境下服役时,损伤形式为地面腐蚀与空中疲劳交替过程。依据该工况特点,研究了预腐蚀和交替腐蚀作用对2024-T4和7075-T651两种航空铝合金多轴疲劳行为的影响规律。结果表明:等效应力恒定时,随着预腐蚀时间增加,试样表面蚀坑数量和密度增加,腐蚀影响权重增大,2种铝合金多轴疲劳寿命均降低;交替腐蚀-多轴疲劳试验中,单位加载周次恒定时,单位腐蚀时间增加导致多轴疲劳寿命下降,试验过程中随着交替级数的增加,试样表面腐蚀程度加剧;基于Miner模型和预腐蚀疲劳寿命数据,提出修正的损伤累积模型,进行交替腐蚀-多轴疲劳寿命预测,寿命预测值基本位于2倍分散带内。

7075航空铝合金原位腐蚀-多轴疲劳行为分析

作者： 刘辰辰   陈亚军   李柯   王川   来源： 中国机械工程 年份： 2019 文献类型 ： 期刊 关键词： 多轴疲劳   原位腐蚀   寿命预测   7075铝合金   失效机理  

描述： 针对沿海地区飞机服役过程中的疲劳失效问题,利用自行开发的腐蚀装置对7075铝合金进行未腐蚀和3.5%NaCl盐雾原位腐蚀条件下,等效应力分别为200 MPa、250 MPa和300 MPa时的多轴疲劳试验。结合循环曲线和断口形貌对未腐蚀和原位腐蚀条件下的多轴疲劳失效机理进行对比分析,并提出改进的Manson-Coffin-Basquin(MCB)准则进行寿命预测。结果表明,随着等效应力的增大,7075铝合金未腐蚀和原位腐蚀条件下多轴疲劳寿命均下降;等效应力相同时,相对于未腐蚀试样,原位腐蚀试样的多轴疲劳寿命显著缩短,轴向和扭向滞回线的面积均不同程度增大;200 MPa等效应力条件下,试样多轴疲劳寿命在未腐蚀条件下为99 675周次,原位腐蚀条件下下降至55 284周次;未腐蚀和原位腐蚀条件下,裂纹源均出现在外表面,原位腐蚀试样扩展区有盐粒出现;修正的MCB准则引入加载条件和环境因素,得到了良好的预测效果,寿命预测值均位于两倍分散带内。

2A12航空铝合金多轴疲劳试验及应力准则寿命预测模型研究

作者： 陈亚军   刘波   刘辰辰   周剑   来源： 中国机械工程 年份： 2019 文献类型 ： 期刊 关键词： 多轴疲劳   2A12铝合金   应力准则   寿命预测   模型修正  

描述： 针对多轴疲劳失效问题,选取2A12航空铝合金进行应力幅比变量、相位差变量和平均应力变量的多轴疲劳试验。对常用的3种多轴疲劳应力准则寿命预测模型(即Lee准则、Carpinteri准则和Sines准则)进行讨论,并通过引入应力幅比参量和相位差参量,提出基于Carpinteri准则的修正模型。将不同条件下2A12航空铝合金的试验寿命与不同应力准则下模型的预测寿命进行比较,结果表明:Lee准则对上述多轴疲劳试验的预测结果过于危险;Carpinteri准则和Sines准则由于未考虑拉-扭应力幅比和相位差因素,预测寿命与实际寿命相比均出现了较大偏差;修正后的应力准则寿命预测模型在不同条件下90%的寿命预测数据在两倍误差带内。

2A12航空铝合金多轴疲劳试验及应力准则寿命预测模型研究

作者： 陈亚军   刘波   刘辰辰   周剑   来源： 中国机械工程 年份： 2017 文献类型 ： 期刊 关键词： 多轴疲劳   2A12铝合金   应力准则   寿命预测   模型修正  

描述： 针对多轴疲劳失效问题,选取2A12航空铝合金进行应力幅比变量、相位差变量和平均应力变量的多轴疲劳试验。对常用的3种多轴疲劳应力准则寿命预测模型(即Lee准则、Carpinteri准则和Sines准则)进行讨论,并通过引入应力幅比参量和相位差参量,提出基于Carpinteri准则的修正模型。将不同条件下2A12航空铝合金的试验寿命与不同应力准则下模型的预测寿命进行比较,结果表明:Lee准则对上述多轴疲劳试验的预测结果过于危险;Carpinteri准则和Sines准则由于未考虑拉-扭应力幅比和相位差因素,预测寿命与实际寿命相比均出现了较大偏差;修正后的应力准则寿命预测模型在不同条件下90%的寿命预测数据在两倍误差带内。

航空铝合金原位腐蚀疲劳性能及断裂机理

作者： 王付胜   孔繁淇   王文平   陈亚军   来源： 材料工程 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 航空铝合金   原位腐蚀疲劳   断裂机理   疲劳寿命  

描述： 为了研究不同腐蚀条件下2024铝合金的疲劳性能，首先设计搭建原位腐蚀疲劳平台，然后分别进行无腐蚀疲劳、预腐蚀疲劳和原位腐蚀疲劳实验，分析不同腐蚀疲劳条件下2024铝合金的疲劳断裂行为，最后利用扫描电镜(SEM)表征宏、微观断口特征，探究失效机理。结果表明：相同腐蚀环境和时间下，预腐蚀和原位腐蚀疲劳寿命分别为无腐蚀疲劳寿命的92%和42%;在原位腐蚀疲劳条件下，滑移带挤入、挤出导致表面粗糙度增加，吸附较多腐蚀介质，加剧蚀坑演化，易于裂纹萌生并形成多个裂纹源。裂纹的连通形成更大尺寸的损伤，并在材料内部快速扩展。预腐蚀和原位腐蚀疲劳试件断口观察到大量脆性疲劳条带，并且原位腐蚀疲劳条带平均间距约为无腐蚀疲劳条带间距的2倍，说明原位腐蚀疲劳条件下裂纹扩展速率更快。

航空紧固件铝涂层标准对比与分析

作者： 范静婷   王付胜   陈亚军   何鹏   来源： 理化检验(物理分册) 年份： 2019 文献类型 ： 期刊 关键词： 铝涂层   标准对比   航空紧固件  

描述： 对美国航空航天协会编制的NAS 4006:2014,美国Hi Shear公司的Hi-Shear 294:2008,波音公司的BMS 10-85R:2004,欧洲航天和国防工业协会编制的DS/EN 4473:2010这4个行业应用广泛的铝涂层检测标准进行比较。结果表明:NAS 4006:2014与DS/EN 4473:2010适用范围较广,Hi-Shear 294:2008与BMS 10-85R:2004对铝涂层种类进行了明确与细化,具有较强的针对性。4个标准分别侧重了一些不同的项目,例如BMS 10-85R:2004对铝涂层在脆性、安装力方面评价十分细致,Hi-Shear 294:2008对铝涂层的耐腐蚀性能要求最为严苛。BMS 10-85R:2004充分考虑了飞机紧固件系统中不同类型铝涂层其测试项目与方法的差异性,DS/EN 4473:2010虽有从成分层面对铝涂层进行分类,但没有根据涂层工况的差异性配合不同的检测方法。

航空TC4钛合金高温力学性能

作者： 王付胜   王艾伦   陈亚军   周姝   来源： 热加工工艺 年份： 2017 文献类型 ： 期刊 关键词： 微观形貌   断裂机理   TC4钛合金   高温拉伸  

描述： 在温度200~1000℃、应变速率0.1~4 mm/min条件下对航空TC4钛合金进行高温拉伸试验,研究了拉伸温度和应变速率对钛合金力学性能的影响。采用金相显微镜和SEM进行微观组织及形貌观察、使用显微硬度计进行硬度测试,并用XRD进行物相分析。结果表明:随拉伸温度的升高,该合金的屈服强度和抗拉强度线性降低;伸长率先升高后降低;高温断口呈现蛇形滑移微观形貌,白色絮状物为钛的氧化物;硬度呈折线性变化趋势。随拉伸速率的增大,屈服强度和抗拉强度增大,伸长率先增大后减小。

不同热处理后航空紧固件用17-4PH钢耐腐蚀性及硬度的研究

作者： 纪翔   张汛涛   宋先捷   王付胜   陈亚军   来源： 热加工工艺 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 4PH不锈钢   17   耐蚀性   热处理   航空紧固件  

描述： 探究了不同热处理方式对17-4PH航空紧固件材料耐蚀性、微观形貌及显微维氏硬度的影响。首先在固溶+时效热处理方式的前提下探究了不同时效处理温度对不锈钢耐蚀性以及硬度的影响，其次探究了在固溶与时效处理之间引入中间处理，以及不同中间处理温度对17-4PH不锈钢耐蚀性以及硬度的影响。结果表明：随着时效处理温度从480℃提升至560℃，其耐蚀性下降，维氏硬度降低，析出相的数量增加，尺寸变大。此外，中间处理的引入使得17-4PH不锈钢的耐蚀性有极大的提升，维氏硬度有所降低；随着中间处理温度从785℃提升至845℃，其耐蚀性进一步增强，马氏体呈现出细小及均匀的特点，并且，NbC从奥氏体当中析出抑制了贫铬区出现。

航空智能自修复防腐涂层研究进展

作者： 陈亚军     隋泽寰.   来源： 第十二届全国腐蚀与防护大会论文集 年份： 2023 文献类型 ： 会议论文 关键词： 评估与监测   防腐蚀机理   制备   智能防腐蚀涂层  

描述： 受自然界生物系统自修复功能的启发,近年来自修复防腐涂层已经被广泛深入地应用于各个行业。在航空领域,因腐蚀现象所引发的安全可靠性下降以及维护成本增加等一系列问题亟待解决。智能自修复防腐涂层作为一种新颖有效的腐蚀防护方法,成为金属腐蚀防护领域的一项研究热点。本文侧重于对航空领域智能自修复防腐涂层研究所取得的进展进行综述,详细介绍了各种自修复防腐机理、制备技术方法、防腐性能评价技术以及智能监测报告功能等内容。在多种自修复防腐机理的基础上,通过加入具有环境刺激响应能力的活性物质或分子结构以建立多重刺激的响应机制。这赋予了涂层能够更敏感精准地对损伤处进行高效腐蚀抑制与修复的能力。同时,可通过自组装法、逐层组装法以及沉积法等方法对智能防腐自修复涂层进行制备。考虑到涂层自修复能力的有限性及航空器结构件连接处内部的隐蔽性,还可通过将显色发光物质封装入微纳米容器、设计智能传感涂层系统等自我预警的方式实现对腐蚀位点的精准定位及报告。这也使得整个腐蚀防护及监测过程更加完整可靠。最后,文章讨论了智能自修复涂层在未来研究发展中所面临的机遇与挑战。由于航空器服役环境复杂多变且目前研究成果大多局限于实验阶段,故仍需要加强智能自修复防腐涂层研究由实验设计向工程应用的重要过渡。此外,多种自愈机制的协同作用、腐蚀抑制剂的可控性释放等也是影响涂层自我修复、防腐蚀性能的关键问题。一些先进涂层材料、涂层制备技术及腐蚀评价监测技术会随航空结构材料的不断升级而迈向更加智能可靠的阶段。因此,为满足航空业发展对智能自修复防腐涂层的高标准需求,仍需在新型涂层材料研发、多自愈机制协同与可控性释放、涂层制备技术以及腐蚀评价监测技术等方面进一步研究。

航空智能自修复防腐涂层研究进展

作者： 陈亚军     隋泽寰.   来源： 第十二届全国腐蚀与防护大会论文集 年份： 2023 文献类型 ： 会议论文 关键词： 评估与监测   防腐蚀机理   制备   智能防腐蚀涂层  

描述： 受自然界生物系统自修复功能的启发,近年来自修复防腐涂层已经被广泛深入地应用于各个行业。在航空领域,因腐蚀现象所引发的安全可靠性下降以及维护成本增加等一系列问题亟待解决。智能自修复防腐涂层作为一种新颖有效的腐蚀防护方法,成为金属腐蚀防护领域的一项研究热点。本文侧重于对航空领域智能自修复防腐涂层研究所取得的进展进行综述,详细介绍了各种自修复防腐机理、制备技术方法、防腐性能评价技术以及智能监测报告功能等内容。在多种自修复防腐机理的基础上,通过加入具有环境刺激响应能力的活性物质或分子结构以建立多重刺激的响应机制。这赋予了涂层能够更敏感精准地对损伤处进行高效腐蚀抑制与修复的能力。同时,可通过自组装法、逐层组装法以及沉积法等方法对智能防腐自修复涂层进行制备。考虑到涂层自修复能力的有限性及航空器结构件连接处内部的隐蔽性,还可通过将显色发光物质封装入微纳米容器、设计智能传感涂层系统等自我预警的方式实现对腐蚀位点的精准定位及报告。这也使得整个腐蚀防护及监测过程更加完整可靠。最后,文章讨论了智能自修复涂层在未来研究发展中所面临的机遇与挑战。由于航空器服役环境复杂多变且目前研究成果大多局限于实验阶段,故仍需要加强智能自修复防腐涂层研究由实验设计向工程应用的重要过渡。此外,多种自愈机制的协同作用、腐蚀抑制剂的可控性释放等也是影响涂层自我修复、防腐蚀性能的关键问题。一些先进涂层材料、涂层制备技术及腐蚀评价监测技术会随航空结构材料的不断升级而迈向更加智能可靠的阶段。因此,为满足航空业发展对智能自修复防腐涂层的高标准需求,仍需在新型涂层材料研发、多自愈机制协同与可控性释放、涂层制备技术以及腐蚀评价监测技术等方面进一步研究。