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高强钢腐蚀疲劳裂纹扩展的电化学表征

作　者: 戚霞
导　师: 龚利华
学　校: 江苏科技大学
专　业: 材料物理与化学
关键词: 腐蚀疲劳高强钢裂纹扩展机制极化电位电化学
分类号: TG172
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

腐蚀疲劳破坏是结构在交变载荷和腐蚀环境共同作用下的一种失效形式,是船舶与海洋工程结构失效的主要模式之一,一直是船舶与海洋工程领域研究的热点。据有关资料显示腐蚀损伤事故碰到最多的是腐蚀疲劳,占事故总数的近30%,可见,腐蚀疲劳有着巨大的普遍性和危害性。本文针对高强钢/NaCl溶液这一海洋领域的典型体系,主要开展了高强钢腐蚀疲劳裂纹扩展电化学研究、极化电位-腐蚀疲劳裂纹扩展速率模型以及高强钢腐蚀疲劳机制研究等几个方面的工作。1.运用极化曲线、交流阻抗方法研究了高强钢腐蚀疲劳裂纹区的电位El及其它电化学参数在腐蚀疲劳裂纹扩展过程中的变化,并建立了高强钢腐蚀疲劳裂纹扩展速率da/dN与电极电位E之间的关系模型da/dN~ f(E,?K)。2.研究了高强钢腐蚀疲劳裂纹扩展速率和疲劳寿命随极化电位的变化规律,并确定了高强钢较高腐蚀疲劳寿命N时合适的极化电位范围,建立了极化电位Ei与腐蚀疲劳裂纹扩展速率da/dN之间的关系模型da/dN~ f(Ei,?K)。结果表明,强阳极极化和强阴极极化都会加速腐蚀疲劳裂纹扩展,显著降低高强钢腐蚀疲劳寿命,在-1000mV时高强钢有较高的腐蚀疲劳寿命。3.通过监测电流变化和断口形貌分析,研究了高强钢腐蚀疲劳裂纹扩展过程中施加不同极化电位时,极化电位对高强钢腐蚀疲劳裂纹扩展过程中控制机制的影响,结果表明,阴极极化时以氢脆为主,阳极极化条件下控制机制主要为阳极溶解。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-8
目录  8-10
Contents  10-12
第1章绪论  12-26
  1.1 引言  12-13
  1.2 腐蚀疲劳研究历史  13-14
  1.3 腐蚀疲劳概述  14-16
  1.4 腐蚀疲劳机理  16-24
    1.4.1 腐蚀疲劳裂纹萌生  16-17
    1.4.2 腐蚀疲劳裂纹扩展  17-24
  1.5 选题的目的及意义  24-25
  1.6 本文研究内容简述  25-26
第2章试验方法  26-30
  2.1 试验设备和实验材料  26-27
    2.1.1 试验设备  26
    2.1.2 试验材料  26-27
  2.2 试样制备  27
  2.3 实验  27-30
第3章高强钢腐蚀疲劳裂纹扩展过程中的腐蚀电化学研究  30-47
  3.1 前言  30
  3.2 试验方法  30-31
  3.3 高强钢腐蚀疲劳裂纹扩展速率及断口分析  31-35
    3.3.1 高强钢腐蚀疲劳裂纹扩展速率  31-32
    3.3.2 高强钢腐蚀疲劳裂纹扩展的断口形貌分析  32-35
  3.4 高强钢腐蚀疲劳裂纹扩展过程中电化学参数变化规律  35-41
    3.4.1 高强钢腐蚀疲劳裂纹扩展过程中开路电位变化规律  35-36
    3.4.2 高强钢腐蚀疲劳裂纹扩展过程中极化电阻变化规律  36-37
    3.4.3 高强钢腐蚀疲劳裂纹扩展过程中的交流阻抗变化规律  37-39
    3.4.4 高强钢腐蚀疲劳裂纹扩展过程中电化学噪声变化规律  39-41
  3.5 腐蚀疲劳条件下高强钢开路电位与裂纹扩展速率模型  41-43
    3.5.1 试验方法  41-42
    3.5.2 模型建立  42-43
  3.6 高强钢腐蚀疲劳裂纹扩展微区电位测量  43-46
    3.6.1 银-氯化银丝束电极的制作  43-44
    3.6.2 实验  44-45
    3.6.3 结果与讨论  45-46
  3.7 本章小结  46-47
第4章极化电位对高强钢腐蚀疲劳裂纹扩展的影响规律  47-58
  4.1 前言  47
  4.2 试验方法  47-48
  4.3 不同极化条件下高强钢腐蚀疲劳裂纹扩展特性  48-51
    4.3.1 不同极化电位下高强钢腐蚀疲劳裂纹扩展速率  48-50
    4.3.2 不同极化电位下高强钢腐蚀疲劳寿命  50-51
  4.4 不同极化电位对镍铬低合金高强钢腐蚀疲劳裂纹扩展特性的影响  51-52
    4.4.1 阳极极化对镍铬低合金高强钢腐蚀疲劳裂纹扩展特性的影响  51-52
    4.4.2 阴极极化对镍铬低合金高强钢腐蚀疲劳裂纹扩展特性的影响  52
  4.5 极化电位与腐蚀疲劳裂纹扩展速率关系模型的建立  52-57
    4.5.1 考虑极化电位的环境加速因子  52-55
    4.5.2 腐蚀疲劳裂纹扩展的da/dN～(△K ，E)数学模型  55-57
  4.6 本章小结  57-58
第5章高强钢腐蚀疲劳裂纹扩展机制的研究  58-62
  5.1 引言  58
  5.2 试验方法  58
  5.3 不同极化电位下的电流密度  58-59
  5.4 断口形貌分析  59-60
  5.5 不同极化电位下高强钢裂纹扩展机制  60-61
  5.6 本章小结  61-62
结论  62-63
参考文献  63-67
硕士学位期间所发表的学术论文  67-68
致谢  68-69
详细摘要  69-73

高强钢腐蚀疲劳裂纹扩展的电化学表征

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