飞机用硬铝2A12应力腐蚀开裂研究

论文摘要

本课题针对2A12cz铝合金在3.5%NaCl水溶液中的应力腐蚀开裂进行研究。目的在于弄清影响因素:温度,加载应力,加载方向,对2A12cz铝合金在3.5%NaCl水溶液中应力腐蚀开裂的影响,用扫描电镜检测应力腐蚀断口的微观形貌。随着服役日历时间的增加,应力腐蚀已经成为严重影响和制约飞机安全使用、正常维护与修理的突出问题。本文在综述了国内外同类研究的概况以及存在的问题,针对这些问题进行改进,自制了一套电测应力腐蚀设备,对2A12cz铝合金在3.5%的NaCl水溶液中应力腐蚀开裂的情况进行了研究,讨论了影响其应力腐蚀开裂的主要因素。对实验所得的V-t曲线进行转换,成为a-t曲线,并计算了每种实验条件下的KI值,得到每种实验条件下的临界应力因子KISCC,以及裂纹扩展速率da/dt。从而找出各种实验条件下应力因子KI与电压V的对应关系曲线,以及扩展速率da/dt与应力因子KI的关系曲线。讨论了不同实验条件下,2A12cz铝合金应力腐蚀开裂的断口形貌与开裂机理。实验结论为,实验的温度越高,2A12cz铝合金在3.5%的NaCl腐蚀溶液的扩展速率da/dt越大,临界应力腐蚀因子KISCC的值越小,应力腐蚀寿命越短。实验加载载荷越大,2A12cz铝合金在3.5%的NaCl腐蚀溶液的扩展速率da/dt越大,临界应力腐蚀因子KISCC的值越小,应力腐蚀寿命越短。与轧制方向成45°角加载的2A12cz铝合金试样在3.5%的NaCl腐蚀溶液的扩展速率da/dt最大,且临界应力因子KISCC的值最小,即45°方向是应力腐蚀最敏感的方向,其次是90°方向。通过对断口分析,了解到2A12cz铝合金在3.5%的NaCl腐蚀溶液的应力腐蚀断裂形貌主要是沿晶断裂,并具有岩石状的断口形貌,在宏观上属于脆性断裂。微观上,局部有韧性断裂的特征。2A12cz铝合金的应力腐蚀开裂主要是阳极溶解、氢脆和机械损伤共同作用的结果,其中氢损伤对应力腐蚀开裂及扩展起着重要的作用,其断裂机理主要以阳极溶解为主。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 前言
• 1.1 概述
• 1.1.1 飞机服役现状
• 1.1.2 飞机常用的结构材料
• 1.2 应力腐蚀断裂概况
• 1.2.1 应力腐蚀断裂的定义
• 1.2.2 应力腐蚀断裂的特征
• 1.2.3 影响应力腐蚀断裂的因素
• 1.2.4 应力腐蚀试验方法
• 1.2.5 应力腐蚀断裂机理
• 1.3 本课题的研究意义
• 1.4 国内外研究的现状
• 1.5 本文主要研究的内容
• 2 实验材料与方法
• 2.1 实验材料与装置
• 2.1.1 实验材料
• 2.1.2 实验装置
• 2.2 实验方法及技术路线
• 2.2.1 实验技术路线
• 2.2.2 实验方法
• 3 实验结果与分析
• 3.1 实验结果
• 3.1.1 温度对应力腐蚀的影响
• 3.1.2 载荷对应力腐蚀的影响
• 3.1.3 加载方向对应力腐蚀的影响
• 3.2 实验结果讨论
• 3.2.1 将V—t曲线转化为a—t曲线
• I值的计算'>3.2.2 K_I值的计算
• 3.2.3 曲线的拟合及结果讨论
• 3.3 裂纹断口的微观分析及断裂机理
• 3.3.1 断口金相
• 3.3.2 应力腐蚀断口SEM分析及断裂机理
• 4 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间主要研究成果
• 致谢