7075铝合金在不同温度盐水环境中的腐蚀疲劳行为_刘轩

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1、航空学报Ｏｃｔ．２５２０１４Ｖｏｌ．３５Ｎｏ．１０２８５０－２８５６ＡｃｔａＡｅｒｏｎａｕｔｉｃａｅｔＡｓｔｒｏｎａｕｔｉｃａＳｉｎｉｃａＩＳＳＮ１０００－６８９３ＣＮ１１－１９２９／Ｖｈｔｔｐ：／／ｈｋｘｂ．ｂｕａａ．ｅｄｕ．ｃｎｈｋｘｂ＠ｂｕａａ．ｅｄｕ．ｃｎｄｏｉ：１０．７５２７／Ｓ１０００－６８９３．２０１４．０１５５７０７５铝合金在不同温度盐水环境中的腐蚀疲劳行为刘轩１，刘慧丛１，李卫平１，＊，叶序彬２，朱立群１１．北京航空航天大学材料科学与工程学院空天先进材料与服役教育部重点实验室，北京１００１

2、９１２．北京航空材料研究院检测研究中心，北京１０００９５摘要：基于飞机结构材料７０７５铝合金在沿海地区服役时海水飞溅及曝晒导致的高温腐蚀疲劳损伤问题，研究了７０７５铝合金在３５，５５，７５℃下３．５％ＮａＣｌ溶液环境中的腐蚀疲劳寿命，并使用扫描电子显微镜（ＳＥＭ）观察断口形貌，探讨了温度对腐蚀疲劳裂纹萌生扩展的影响机理。结果表明：同一应力水平下，温度越高，腐蚀疲劳寿命越短，３００ＭＰａ时３５，５５，７５℃下的中值寿命分别为３３００１，３０９３１，１５３４６次循环。腐蚀损伤和疲劳损伤存在竞争关系，应力水平较高

3、时，腐蚀较轻，试样寿命主要受应力水平影响，疲劳源多从铝合金基体与包铝层结合处萌生；应力水平较低时，腐蚀较严重，疲劳寿命随温度升高明显下降，疲劳源多从腐蚀坑处萌生。断口形貌显示高温环境主要通过加速腐蚀坑的形成来影响疲劳源的萌生，深坑状腐蚀坑应力集中严重，对疲劳性能伤害大。关键词：７０７５铝合金；腐蚀疲劳；温度；盐水；点蚀坑中图分类号：Ｖ２１６．３；ＴＧ１７４．３文献标识码：Ａ文章编号：１０００－６８９３（２０１４）１０－２８５０－０７腐蚀疲劳是影响飞机寿命的一个重要因素，铝合金腐蚀问题更为突出，容易发生点蚀、

4、晶间腐尤其是在沿海一带服役的飞机，由于海水的飞溅蚀、剥落腐蚀等，进而严重降低飞机的疲劳性能。以及白天的长时间曝晒，常常会处在高温海水环在实际应用中，通常在铝合金表面包覆一层包铝［１］［８］境下，发生腐蚀的情况十分严重，腐蚀损伤处往层，以提高材料的耐腐蚀性。往会成为材料的疲劳裂纹源，降低材料的抗疲劳目前，国内外关于７０７５铝合金的研究主要集性能，对飞机结构材料的安全可靠性造成重大威中在腐蚀以及疲劳开裂等方面。陈素晶等针对铝［２－５］胁，甚至引发灾难事故。合金腐蚀平均速率与瞬时速率的差异，根据腐蚀高强铝合金由于

5、具有比强度高、断裂韧性好、过程中试样横截面的变化与欧姆电阻的对应关［９］加工性能及焊接性能优良等一系列优点，在车辆系，建立了新的腐蚀速率计算方法；刘晓磊等用和船舶工业部门有广泛应用，在航空航天领域更电化学噪声表征７０７５铝合金的模拟大气腐蚀过［１０］是不可或缺的材料，其中７０７５铝合金广泛用于制程；Ｂｕｒｎｓ等研究了低温（－９０℃～２３℃）环造飞机的主要受力零件，如大梁、桁条和起落架零境对７０７５铝合金抗疲劳性能的影响，发现随着温［６－７］［１１］件等。但与其他牌号的结构铝合金相比，高强度降低，裂纹生长速率

6、下降；回丽等研究了盐收稿日期：２０１４－０４－１６；退修日期：２０１４－０６－０９；录用日期：２０１４－０７－０９；网络出版时间：２０１４－０７－１７０８：４６网络出版地址：ｗｗｗ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ／ｋｃｍｓ／ｄｅｔａｉｌ／１０．７５２７／Ｓ１０００－６８９３．２０１４．０１５５．ｈｔｍｌ基金项目：国家自然科学基金（５１１０１０１０）＊通讯作者．Ｔｅｌ．：０１０－８２３１７１１３Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｉｗｅｉｐｉｎｇ＠ｂｕａａ．ｅｄｕ．ｃｎ引用格式：ＬｉｕＸ，ＬｉｕＨＣ，ＬｉＷＰ，ｅｔａｌ．Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎｆａ

7、ｔｉｇｕｅｂｅｈａｖｉｏｒｏｆ７０７５ａｌｕｍｉｎｕｍａｌｌｏｙｉｎｓａｌｉｎｅｗａｔｅｒｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｅｍｐｅｒａ－ｔｕｒｅｓ［Ｊ］．ＡｃｔａＡｅｒｏｎａｕｔｉｃａｅｔＡｓｔｒｏｎａｕｔｉｃａＳｉｎｉｃａ，２０１４，３５（１０）：２８５０２８５６．－刘轩，刘慧丛，李卫平，等．７０７５铝合金在不同温度盐水环境中的腐蚀疲劳行为［Ｊ］．航空学报，２０１４，３５（１０）：２８５０２８５６．－刘轩等：７０７５铝合金在不同温度盐水环境中的腐蚀疲劳行为２８５１水环境对预腐蚀７ＸＸＸ铝合金

8、疲劳性能的影进行时疲劳试样处于３．５％ＮａＣｌ溶液环境中，通［１２］响；冯先锋研究了２０２４－Ｔ３５１铝合金在室温下过溶液循环保持溶液温度。每个温度下选择３个３．５％ＮａＣｌ溶液中平均应力对腐蚀疲劳力学行应力水平进行试验。试样疲劳断裂后，使用Ｃａｍ－为的影响规律以及缺口对腐蚀疲劳强度的影ｓｃａｎＣＳ－３４００扫描电子显微镜观测断口形貌。［１３］响。从上述研究可以看出，目前室温以上更高２试验结果与讨论温度下７０７５