SCC evaluation of a 2297 Al-Li alloy rolled plate using the slow-strain rate technique

The stress corrosion cracking (SCC) susceptibility of 2297 Al-Li alloy in 1 M NaCl + 0.01 M H₂O₂ solution (CP solution) and 1 M NaCl + 0.01 M H₂O₂ + 0.6 M Na₂SO₄ solution (CPS solution) was investigated by slow-strain rate tests at various strain rates ranging from 10⁻⁵ s⁻¹ to 10⁻⁷ s⁻¹. The roles of H₂O₂ and SO₄²⁻ in the corrosion process were estimated by potentiodynamic polarization and electrochemical impedance spectroscopy. 2297 Al-Li alloy does not fracture ascribed to SCC in CP solution, while it undergoes SCC in CPS solution. In CPS solution, with a decreasing strain rate from 10⁻⁵ s⁻¹ to 10⁻⁷ s⁻¹, the SCC susceptibility firstly rises and then declines exhibiting a peak value at a strain rate of 10⁻⁶ s⁻¹. H₂O₂ promotes the active dissolution while SO₄²⁻ lowers the corrosion rate. The SCC fracture is associated with a decline in the dissolution rate of the crack tip by SO₄²⁻, which leads to stress concentration. In CPS solution, a reduction in the local dissolution rate of the crack tip leads to stress concentration, resulting in SCC fracture. As the preferred initiation site for a crack, pits also show a noteworthy effect on SCC of 2297 Al-Li alloy.     

Effects of dry/wet ratio and pre-immersion on stress corrosion cracking of 7050-T7451 aluminum alloy under wet-dry cyclic conditions

The stress corrosion cracking (SCC) behavior and mechanism of 7050-T7451 aluminum alloy under wet-dry cyclic conditions were investigated. Slow strain rate tests (SSRTs) and electrochemical tests were used to study the effects of dry/wet ratio (DWR) and pre-immersion on SCC. Fracture and side surface characterizations were observed by scanning electron microscopy (SEM). The results demonstrate that SCC susceptibility decreases with an increase of the DWR. With an increase of the pre-immersion time, both continuous pre-immersion (CP) and wet-dry cyclic pre-immersion (WDP) samples are more sensitive to SCC, and the cracking mode in the SCC fracture region is intergranular. Furthermore, the effect of WDP on SCC is greater than that of CP when the total time immersed in solution before an SSRT is the same with each other. In fact, each single wet-dry cycle can be divided into three processes with respect to the change of solution on samples’ surface. Volatilization of water on the surface results in an increase in solute concentration, thus accelerating corrosion.     

预腐蚀疲劳退化加速因子研究

考虑预腐蚀对材料疲劳性能的影响,以疲劳强度作为腐蚀量,给出了考虑预腐蚀疲劳退化的加速腐蚀因子的定义和表达式,并结合疲劳分析方法,以细节疲劳额定值(DFR)作为疲劳强度的衡量,给出了预腐蚀条件下的DFR确定方法,通过加速环境和实际服役环境下DFR随预腐蚀时间退化规律的对比分析,建立基于DFR的加速腐蚀因子,并进行参数估计,最后,给出了LY12CZ铝合金试件在典型环境下的加速腐蚀因子取值.      

SCC investigation of low alloy ultra-high strength steel 30CrMnSiNi2A in 3.5wt%NaCl solution by slow strain rate technique

To evaluate stress corrosion cracking(SCC) mechanism of low alloy ultra-high strength steel 30CrMnSiNi2 A in environment containing NaCl, SCC behavior of the steel in 3.5wt% NaCl solution is investigated by slow strain rate technique(SSRT) with various strain rates and applied potentials, surface analysis technique, and electrochemical measurements. SCC susceptibility of the steel increases rapidly with strain rate decreasing from 1 · 10 5s 1to 5 · 10 7s 1, and becomes stable when strain rate is lower than 5 · 10 7s 1. SCC propagation of the steel in the solution at open circuit potential(OCP) needs sufficient hydrogen which is supplied at a certain strain rate.Fracture surface at OCP has similar characteristics with that at cathodic polarization 1000 mVSCE, which presents characteristic fractography of hydrogen induced cracking(HIC).All of these indicate that SCC behavior of the steel in the solution at OCP is mainly controlled by HIC rather than anodic dissolution(AD).     

铝合金腐蚀损伤演化数学模型

 对LY12 CZ铝合金试验件进行了腐蚀实验，着重考虑了腐蚀时间和腐蚀温度这两个参数。从电化学微观角度考察了腐蚀损伤的发展，利用蒙特卡罗方法对腐蚀损伤演化的概率模型进行模拟计算，并讨论了不同预腐蚀温度和时间对腐蚀损伤的影响，建立了腐蚀损伤度演化全过程的数学模型。此损伤演化数学模型的模拟结果与实验结果符合较好，可以用此模型来预测不同腐蚀环境下的腐蚀损伤情况。     

模拟沿海大气环境腐蚀对2A12-T4 铝合金板件疲劳行为的影响

对航空材料服役的大气环境开展实验室加速模拟试验以获得其长期腐蚀行为和寿命退化情况是相关材料和装备设计、制造、维修以及寿命评定和寿命控制的重要内容和基础。通过开展针对2A12-T4 铝合金板件的模拟铝合金沿海大气腐蚀的实验室加速腐蚀试验，模拟研究从初期点蚀到后期剥蚀的整个沿海大气腐蚀过程中，腐蚀对铝合金板件疲劳特性的影响；基于疲劳寿命退化相当的原则，建立2A12-T4 铝合金板件加速腐蚀与大气腐蚀之间的加速等效关系。结果表明：2A12-T4 铝合金实验室加速预腐蚀后疲劳寿命退化规律与大气预腐蚀疲劳寿命退化规律一致，均呈现为“快速下降期”+“平台期”的特征。     

航空铝合金涂层体系加速老化试验前后电化学阻抗变化

采用电化学阻抗谱(EIS)技术,选用目前飞机上使用的7B04铝合金/锌黄丙烯酸聚氨酯有机涂层体系,对其在加速老化试验过程中的电化学阻抗变化进行了原位测试,分析了其失效的特征.研究表明,加速老化试验前,7B04铝合金锌黄丙烯酸聚氨酯涂层中的缺陷较少,涂层可以很好地将腐蚀性介质阻挡在外,保护金属基体免受腐蚀破坏,此时涂层相当于1个纯电容.加速老化试验后,水很快就能进入涂层内部,但涂层内防腐蚀颜料锌铬黄离子遇水发生水解反应的产物能将基体钝化,保护基体免受腐蚀,经过335 h即1个周期电解液已渗透到达涂层/基底的界面,并在界面区形成腐蚀反应微电池后,测得电化学阻抗谱表现为2个时间常数.划痕处金属的腐蚀反应与划痕周围涂层内锌铬黄离子的水解反应同时进行,加速老化试验进行1 008 h即3周期后,电化学阻抗谱上出现感抗现象,在低频时相角出现负值,这是由于锌铬黄离子的水解产物能将金属基体钝化,而钝化膜此时处于点蚀诱导期.感抗现象在加速老化试验进行了1 344 h即4周期后消失,说明此时钝化膜已经穿孔,点蚀进入发展期,并有腐蚀产物生成.     

7B04铝合金在模拟海洋大气环境下的腐蚀行为

海洋大气环境下铝合金的腐蚀本质上是薄液膜下的电化学腐蚀,与本体溶液中的腐蚀有很大不同,腐蚀速率与薄液膜的厚度及成分有关。建立并实验验证了薄液膜厚度、大气相对湿度和铝合金表面盐沉积量3者之间的关系,研究7B04铝合金在不同厚度和不同Na Cl浓度薄液膜下的电化学性能。结果表明,薄液膜下7B04铝合金的自然腐蚀电位较本体溶液中更容易达到稳定,且电位更正,自然腐蚀速率更大;液膜厚度减小,7B04铝合金阴极极化电流密度增加,阳极反应受到抑制;薄液膜中Na Cl浓度升高,7B04铝合金的自然腐蚀电位降低,腐蚀速率上升,而阴阳极极化过程受Na Cl浓度变化影响不大,当Na Cl质量分数达到5%后,自然腐蚀电位基本不再变化。     

服役条件下飞机结构腐蚀损伤概率模型研究

 从现役飞机结构腐蚀损伤外场调研数据入手,对飞机结构主要材料 LY12 CZ的腐蚀特征量进行了统计分析。结果表明,给定时间下腐蚀损伤深度服从 Weibull分布;给定可靠度下,腐蚀深度 (d)随时间的变化符合 Sigmoid曲线规律;在较为恶劣环境下某型机内部件防腐涂层的有效期约为 2.5年。     

LC4铝合金服役环境下点蚀形貌特征及其演变规律

为获取飞机LC4铝合金在服役环境下典型点蚀形貌特征,采用模拟服役环境的加速腐蚀实验环境谱对材料试件进行加速腐蚀实验,定义3个参数蚀坑深度H、蚀坑表面长度L、蚀坑表面宽度W为表征蚀坑形貌特征参量,跟踪测量典型蚀坑不同腐蚀年限下此3个特征参量数值,获取典型蚀坑形貌特征参量数据检测结果。在此基础上,对检测结果分别采用统计分析和分形理论方法进行数据分析,获取LC4铝合金同一腐蚀年限下和不同腐蚀年限下典型点蚀蚀坑的形貌特征及其演变规律。结果表明:同一腐蚀年限下,点蚀蚀坑形貌特征参量符合对数正态分布;随着腐蚀年限的增加,点蚀蚀坑形貌特征参量逐渐体现出明显的分形特征,蚀坑形貌逐渐趋向坑深度较浅、坑表面长度较长、坑表面宽适中的特征。     

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

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。     

铝合金结构腐蚀疲劳裂纹扩展与剩余强度研究

 在3.5%NaCl腐蚀溶液环境下对含中心孔LY12 CZ铝合金紧固件的疲劳裂纹扩展进行了试验研究，得到3种不同频率下紧固件的腐蚀疲劳裂纹扩展曲线。试验结果说明，随着频率的增加，腐蚀疲劳裂纹扩展速率逐渐降低，腐蚀溶液中疲劳裂纹扩展速率比在空气中大。以试验数据为基础，结合裂纹扩展分析软件AFGROW，提出一种可以用数值方法模拟腐蚀疲劳裂纹扩展的方法，模拟结果和试验结果符合较好。对紧固孔试验件利用2种失效模式进行了剩余强度分析，得到腐蚀环境下紧固孔结构的剩余强度曲线。     

疲劳关键件加速腐蚀因子可靠性分析

针对腐蚀条件下飞机结构疲劳寿命分析和评定问题,对疲劳关键件加速腐蚀因子进行了研究。以疲劳寿命作为疲劳关键件的腐蚀量,定义加速腐蚀因子为疲劳寿命相等时的服役时间与加速时间的比。假定疲劳寿命服从对数正态分布、疲劳寿命随腐蚀时间呈指数变化,推导得到了加速腐蚀因子的表达式以及加速腐蚀因子与腐蚀时间无关的结论;得到了加速腐蚀因子估计量的分布,对其进行了可靠性分析。并进行了典型结构模拟试件大气暴露和试验室加速腐蚀因子的可靠性分析。     

用慢拉伸法研究GC-4超高强度钢的应力腐蚀开裂敏感性

 本文采用慢拉伸试验法研究了GC-4超高强度钢（40CrMnSiMoVA）的应力腐蚀开裂敏感性。结果表明,三种热处理的GC-4钢在典型模拟环境3％NaCl溶液和蒸馏水中都对应力腐蚀开裂敏感。环境介质的存在使该钢的抗拉强度、总应变和断裂能大大降低,而且,阴极极化和阳极极化都使其应力腐蚀开裂敏感性显著提高。分析表明,氢脆和阳极溶解都是导致GC-4钢应力腐蚀开裂的重要原因。     

Development and Application of Laser Peening in Japan

Recent advances in laser technology have yielded amultitude of innovative processes and applications invarious industries. Laser peening without protectivecoating (LPPC) is a typical example and blazes a trail inthe field of preventive maintenance of operating nuclearfacilities, taking full advantage of inertia-less processover mechanical treatment[1]. LPPC introduces a compres-sive residual stress on metal surface by simply irradiat-ing laser pulses under water environment[2] . A remotepro…     

舰载机服役环境中微生物的提取及其对 7B04铝合金腐蚀行为的影响

舰载机服役环境恶劣,容易遭受微生物腐蚀。从舰载机油箱和电子元件材料腐蚀产物中取样,进行微生物的分离、提取与鉴定,筛选出 7种典型菌株。通过开路电位(OCP)、电化学阻抗谱(EIS)和动电位极化曲线等电化学测试,初步研究了其中 3种菌对 7B04铝合金腐蚀行为的影响。试验结果表明,假丝酵母菌对 7B04铝合金腐蚀有抑制作用,而鲁氏不动杆菌和副干酪乳酸菌具有促进腐蚀的作用。     

基于微观结构的航空铝合金点蚀扩展行为研究

点蚀是航空铝合金材料在服役环境下常见的损伤形式,在疲劳载荷作用下容易形成裂纹,缩短结构的疲劳寿命。为了深入研究点蚀对航空铝合金结构腐蚀疲劳寿命的影响,基于铝合金电化学腐蚀机理和铝合金微观结构,以点蚀蚀坑尺寸为研究参量,对航空铝合金点蚀扩展行为进行建模研究,并将模型计算结果与LY12CZ铝合金点蚀试验结果进行对比分析。结果表明:所构建的铝合金点蚀扩展模型较为合理地反映了铝合金点蚀蚀坑尺寸参数的变化规律。     

300M超高强度钢在模拟积水环境中的腐蚀行为

 针对飞机结构部件在服役过程中存在的缝隙积水导致结构材料腐蚀的问题,通过研究腐蚀产物、形貌、失重、腐蚀速率、腐蚀损伤度以及积水溶液与暴露金属的面容比、pH值等的变化,探讨了300M超高强度钢在模拟积水环境中的腐蚀行为。结果表明,300M钢在模拟积水中的腐蚀是从点蚀开始,然后点蚀坑扩展合并,逐渐发展为全面腐蚀,其腐蚀失重和腐蚀损伤度随腐蚀时间的增加而增大,腐蚀损伤度则呈现出幂函数变化趋势;随腐蚀时间的延长,模拟积水环境中的pH值从初期的4.2升到5.2再下降到4.8～5.0,平均腐蚀速率也从0.289 g/(m²·h)线性减小到0.120 g/(m²·h);电化学交流阻抗结果表明随腐蚀时间的延长,容抗弧半径逐渐增大,说明腐蚀产物对基体起到一定的保护作用,这与腐蚀速率变化规律一致;另外,不同的面容比(腐蚀介质体积与300M钢暴露面积之比)对腐蚀过程的影响是:随面容比的增加,腐蚀失重与腐蚀速率均增大。     

Fe含量对2219铝合金锻件焊接组织与性能的影响

为研究杂质Fe元素对2219铝合金及其焊接接头的组织、性能以及电化学腐蚀性能等的影响,采用力学拉伸、焊接试验以及金相和扫描电镜等分析测试方法,对0.15%(w)至0.01%(w)等不同Fe元素含量的2219铝合金锻件进行实验研究和分析。研究表明:2219铝合金中经热变形加工存在网络状Al_2Cu变成颗粒状和纤维状的Al_7Cu_2(Fe,Mn)相,随着Fe含量由0.15%(w)降低至0.01%(w),合金固溶时效后的Al_7Cu_2(Fe,Mn)相显著减少,锻件强度和塑性显著提高;合金焊接接头断口由脆性断裂逐渐转变为韧窝尺寸细小的韧性断裂,尤其对于延伸率,提高至近1.4倍,强度和塑性显著提高;合金的自腐蚀电流逐渐减小,单位面积上的线性极化电阻增大,合金焊接接头的耐腐蚀性能显著提高。     

高强度钢表面镀锌、镉层加速腐蚀试验研究

通过模拟海洋大气环境所设计的中性盐雾、加速盐雾、多因子复合3种加速腐蚀试验方法,考察了高强度钢表面镀锌、镉层的腐蚀性能与特点,并将实验室加速试验结果与厦门海洋大气腐蚀结果进行了相关性分析。研究结果表明:中性盐雾试验对镀锌层具有一定的加速腐蚀效应,对镀镉层的腐蚀则比较缓慢,而且与海洋大气环境的腐蚀结果相关性差;采用含有Cl^-,SO^2-₃,NO^-₃,SO^2-₄,pH等环境成分因子的加速盐雾试验,对镀镉、镀锌层具有较好的加速腐蚀效应,且镀锌层腐蚀结果与海洋大气环境腐蚀具有一定的相关性;多因子复合加速腐蚀试验方法将SO₂气氛、湿热、紫外线照射、加速盐雾等环境因子引入试验,明显加快了镀锌、镀镉层的腐蚀速度,且镀锌层腐蚀结果与海洋大气环境的腐蚀结果存在着对应的线性关系,线性相关系数为0.9889,与厦门外场腐蚀环境具有较好的相关性。