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ZL101铝合金的应力腐蚀及疲劳特性

作　者: 李晨
导　师: 许金泉
学　校: 上海交通大学
专　业: 固体力学
关键词: ZL101铝合金腐蚀应力腐蚀开裂腐蚀疲劳
分类号: TG172
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

ZL101铝合金具有良好的铸造、力学性能,成为汽车领域广泛应用的Al-Si系铸造铝合金。实际工程应用中构件材料往往是在腐蚀介质环境中工作的。由于腐蚀作用会降低材料的强度,减少构件的疲劳寿命,最后带来灾难性的事故,造成不可估量的损失,因此对ZL101铝合金进行应力腐蚀开裂与腐蚀疲劳的试验研究有着重要意义。本文是在学习研究金属应力腐蚀开裂与腐蚀疲劳研究现状与试验方法的基础上,对ZL101铝合金进行应力腐蚀开裂和腐蚀疲劳试验研究,分析了ZL101铝合金的腐蚀特性,初步探讨了其腐蚀机理,为材料的寿命估算提供了一定的试验依据。针对ZL101铝合金应力腐蚀开裂试验,自行设计并制作了螺栓传感器,能够确定减薄的WOF试样裂尖的应力强度因子。通过试验,测定了不同拉、压初始应力状态下的起裂时间。结果表明:压缩应力也可以产生应力腐蚀开裂;拉伸应力态下的腐蚀裂纹扩展比压缩应力状态下的剧烈;材料的腐蚀破坏模式主要是阳极溶解与机械模式,在压缩状态下,阳极溶解模式更是主要模式;相同应力强度水平下压缩应力状态下的起裂时间比处于拉伸应力状态下的要长,拉伸应力状态下材料对于应力腐蚀更为敏感;通过扫描电镜观察断口形貌,发现腐蚀裂纹为沿晶腐蚀。针对ZL101铝合金腐蚀疲劳试验,结合现有的试验设备,自行设计了引入腐蚀介质的容器装置。使用漏斗型试样进行应力控制下的疲劳试验。结果表明:腐蚀介质的引入减少了材料的疲劳寿命,pH值的降低有效加速了腐蚀疲劳裂纹的形成;金属的腐蚀疲劳是由疲劳损伤和腐蚀损伤的耦合效应造成的,疲劳损伤促进了腐蚀的发生,而腐蚀损伤又反过来加速疲劳损伤;通过绘制S-N曲线建立了腐蚀疲劳裂纹起始寿命的模型。本文的研究对金属应力腐蚀开裂与腐蚀疲劳的试验研究将起到一定的作用。

ZL101铝合金的应力腐蚀及疲劳特性

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