7075铝合金在不同温度盐水环境中的腐蚀疲劳行为

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1、兢空学报ActaAeronauticaetAstronauticaSinicaOct252014Vol35No．102850—2856ISSN1000—6893CN11—1929／Vhttp：#hkxb．buaa．edu．Cnhkxb@buaaedu．cn7075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，北京1001912．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

2、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％NaCI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

3、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；TGl74．3文献标识码：A文章编号：10006893(2014)102850—07腐蚀疲劳是影响飞机寿命的一个重要因素，尤其是在沿海一带服役的飞机，由于海水的飞溅以及白天的长时间曝晒，常常会处在高温海水环境下，发生腐蚀的情况十分严重[1]，腐蚀损伤处往往会成为材料的疲劳裂纹源，降低材料的抗疲劳性能，对飞机结构材料的安

4、全可靠性造成重大威胁，甚至引发灾难事故(2。5]。高强铝合金由于具有比强度高、断裂韧性好、加工性能及焊接性能优良等一系列优点，在车辆和船舶工业部门有广泛应用，在航空航天领域更是不可或缺的材料，其中7075铝合金广泛用于制造飞机的主要受力零件，如大梁、桁条和起落架零件等口’7]。但与其他牌号的结构铝合金相比，高强铝合金腐蚀问题更为突出，容易发生点蚀、晶间腐蚀、剥落腐蚀等，进而严重降低飞机的疲劳性能。在实际应用中，通常在铝合金表面包覆一层包铝层，以提高材料的耐腐蚀性[8]。目前，国内外关于7075铝合金的研究主要集中在腐蚀以及疲劳开裂等方

5、面。陈素晶等针对铝合金腐蚀平均速率与瞬时速率的差异，根据腐蚀过程中试样横截面的变化与欧姆电阻的对应关系，建立了新的腐蚀速率计算方法[9]；刘晓磊等用电化学噪声表征7075铝合金的模拟大气腐蚀过程口叩；Burns等研究了低温(一90℃～23℃)环境对7075铝合金抗疲劳性能的影响，发现随着温度降低，裂纹生长速率下降u妇；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／1

6、0．7527／$1000—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；

7、甩格武：Liux．LiuHC．LiWP．eta1．Corrosionfatiguebehaviorof7075aluminumalloyinsalinewaterenvironmentatdifferenttempera．turesEJ9．ActaAeronauticaetAstronauticaSinica，2014．35(

8、10)：2850-2856，翘好．翘慧丛，李卫平，等．7075铝合金在不嘲温度盐永环境中酶璃蚀疲劳行为[J]．靛空学报．2014，35(10)：2850-2856刘轩等：7075铝合金在不同温度盐水环境中的腐蚀疲劳行为水环境对预腐蚀7XXX铝合金疲劳性能的影响口21；冯先锋研究了2024一T351铝合金在室温下3．5％NaCI溶液中平均应力对腐蚀疲劳力学行为的影响规律以及缺口对腐蚀疲劳强度的影响口3

9、。从上述研究可以看出，目前室温以上更高温度下7075铝合金的腐蚀疲劳行为研究较为不足，而实际情况是高温环境往往对材料的腐蚀疲劳性能损伤很

10、大，系统研究7075铝合金在不同温度盐水环境下的腐蚀疲劳行为具有重要价值。因此，本文采用3．5％NaCl溶液环境研究了温度对腐蚀疲劳行为的影响，设置室温以上的35，55，75℃这3个不同环境温度，并通过扫描电子显微镜(S