腐蚀环境对预腐蚀铝合金腐蚀疲劳性能的影响.pdf
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1、世界有色金属2023年6月上208腐蚀环境对预腐蚀铝合金腐蚀疲劳性能的影响董煜(上海普斯喆科技有限公司,上海 2 0 0 0 0 0)摘 要:铝合金是飞机制造中机身部分最主要的材料,铝合金材料的腐蚀疲劳性能对于飞机的安全性有着极为显著的影响。本次研究中发现,飞机油箱积水的情况下,对飞机上预腐蚀铝合金的腐蚀疲劳性能影响是最大的,而其余的影响因素从重到轻分别为:盐水环境、潮湿环境以及实验室空气。当材料承受的应力比值达到0.5 或是0.0 6 时,在潮湿环境中材料的疲劳寿命要比在实验室空气中的相同材料要低,而具体降低的程度会随着应力的下降而相应增加;而在低应力水平下,油箱积水环境与盐水环境对材料疲劳
2、寿命的影响几乎等同。当材料承受的应力比值为-1 的情况下,盐水环境下的材料疲劳寿命总是要比油箱积水环境下的材料低一些;而在潮湿环境中的材料疲劳寿命与实验室内的材料相比,会随着材料承受应力的下降而出现下降,且下降的幅度要比应力比值为0.5 或是0.0 6 时要更大一些。关键词:预腐蚀铝合金;腐蚀环境;疲劳性能中图分类号:T G 1 4 6.2 1 文献标识码:A 文章编号:1 0 0 2-5 0 6 5(2 0 2 3)1 1-0 2 0 8-3Effect of Corrosion Environment on Corrosion fatigue Properties of Precorrod
3、ed Aluminum AlloysDONGYu(S h a n g h a i P u s i z h e T e c h n o l o g y C o.,L t d.,S h a n g h a i 2 0 0 0 0 0,C h i n a)Abstract:A l u m i n u m a l l o y i s t h e m o s t i m p o r t a n t m a t e r i a l i n t h e f u s e l a g e o f a i r c r a f t m a n u f a c t u r i n g,a n d t h e c o
4、r r o s i o n f a t i g u e p e r f o r m a n c e o f a l u m i n u m a l l o y m a t e r i a l h a s a v e r y s i g n i f i c a n t i m p a c t o n t h e s a f e t y o f a i r c r a f t.I n t h i s s t u d y,i t w a s f o u n d t h a t i n t h e c a s e o f a i r c r a f t f u e l t a n k w a t e
5、r,t h e i m p a c t o n t h e c o r r o s i o n f a t i g u e p e r f o r m a n c e o f t h e p r e-c o r r o d e d a l u m i n u m a l l o y o n t h e a i r c r a f t i s t h e l a r g e s t,w h i l e t h e o t h e r i n f l u e n c i n g f a c t o r s f r o m h e a v y t o l i g h t a r e:s a l t
6、w a t e r e n v i r o n m e n t,w e t e n v i r o n m e n t a n d l a b o r a t o r y a i r.Wh e n t h e s t r e s s r a t i o o f t h e m a t e r i a l i s 0.5 o r 0.0 6,t h e f a t i g u e l i f e o f t h e m a t e r i a l i n t h e h u m i d e n v i r o n m e n t i s l o w e r t h a n t h a t o f
7、 t h e s a m e m a t e r i a l i n t h e l a b o r a t o r y a i r,a n d t h e s p e c i f i c d e g r e e o f r e d u c t i o n w i l l i n c r e a s e w i t h t h e d e c r e a s e o f s t r e s s.A t l o w s t r e s s l e v e l,t h e e f f e c t s o f w a t e r t a n k e n v i r o n m e n t a n d
8、 s a l t w a t e r e n v i r o n m e n t o n t h e f a t i g u e l i f e o f m a t e r i a l s a r e a l m o s t t h e s a m e.Wh e n t h e s t r e s s r a t i o o f t h e m a t e r i a l i s -1,t h e f a t i g u e l i f e o f t h e m a t e r i a l i n b r i n e e n v i r o n m e n t i s a l w a y s
9、 l o w e r t h a n t h a t i n w a t e r t a n k e n v i r o n m e n t.C o m p a r e d w i t h t h e m a t e r i a l i n t h e l a b o r a t o r y,t h e f a t i g u e l i f e o f t h e m a t e r i a l i n t h e w e t e n v i r o n m e n t w i l l d e c r e a s e w i t h t h e d e c r e a s e o f t h
10、 e s t r e s s,a n d t h e d e c r e a s e a m p l i t u d e i s l a r g e r t h a n t h a t w h e n t h e s t r e s s r a t i o i s 0.5 o r 0.0 6.Keywords:p r e c o r r o d e d a l u mi n u m a l l o y;C o r r o s i v e e n v i r o n me n t;F a t i g u e p e r f o r ma n c e收稿日期:2 0 2 3-0 3作者简介:董煜,
11、男,生于1 9 9 1年,汉族,本科,工程师,研究方向:金属和高分子材料分析检测方法及实际应用。飞机在高空飞行的过程中,常常会遇到各种腐蚀环境,例如雨水、海水等。飞机生产时所使用的部件几乎全部是金属材质的,而在飞机生产中使用最多的材料就是铝合金1。与传统的钢铁材料相比,铝合金材料在保证结构强度的基础上,有着更低的密度以及更加优良的抗腐蚀性能,更适合飞机生产制造的使用。而在飞机实际服役的过程中,不同的腐蚀环境对于飞机上使用的预腐蚀铝合金的疲劳寿命会产生不同的影响,对于这一问题的研究,也成为相关研究领域的重点课题。本次研究中,也将针对这一问题开展深入的研究,分析不同腐蚀环境对飞机上使用的预腐蚀铝合
12、金腐蚀疲劳性能的具体影响,为后续飞机材料的进一步研发提供一定的理论参考,积极推动航空工业的发展2。1 预腐蚀铝合金材料在不同腐蚀环境下的疲劳性能实验1.1 试样本次研究中,针对飞机上使用的预腐蚀铝合金在不同环境下的腐蚀疲劳性能开展了具体的实验。预腐蚀铝合金在室温条件下的力学性能以及材料的具体化学成分具体如下表所示:表1预腐蚀铝合金室温条件下的力学性能E/GPab/MPa/%70.8590.217.92表2预腐蚀铝合金材料的化学成分Zn5.9-6.9Mg2.0-2.7Cu1.9-2.5Zr0.08-0.15Fe0.15Si0.12Mn0.10Cr0.04Ti0.06AlBal为了方便在不同的腐蚀
13、环境中开展实验,需要在实验过程中选用漏斗型轴向疲劳光滑试样。实验中使用的试样是由直径在22mm以下的铝合金棒材加工而成,实验中使用试样的几何形态与实际尺寸具体如下图所示:图1预腐蚀铝合金疲劳试样的几何形态与尺寸图示2023年6月上 世界有色金属 209表3预腐蚀铝合金疲劳寿命实验的具体结果EnvironmentR=0.5R=0.06R=-1nx-sCvnx-sCvnx-sCv盐水环境48054.0910.0250.006431054.1590.0390.009625054.0950.0850.023525045.0660.0480.008720054.6790.0410.007814054.7
14、790.0420.007621055.3270.0400.007115055.1120.0520.008610055.15870.1050.016817055.6740.0420.00599055.8240.0580.01087055.6270.0790.0146实验室空气60054.0770.1420.034131054.0190.1380.034636754.0430.0730.016850064.9700.1380.028046054.6630.1210.026129054.8010.1900.039745065.3110.0340.006537055.2510.1760.0337255
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