镍铝青铜合金应力腐蚀开裂及腐蚀疲劳行为的微观机理研究
发布时间：2021-04-21 06:32
镍铝青铜合金作为一种广泛应用于海洋装备领域的结构材料,由于其良好的机械力学性能和耐腐蚀性能,在大型船舶螺旋桨、压力泵体和液压阀门等方面都发挥着极为重要的作用。目前,镍铝青铜装备构件大都采用铸态合金,其组织结构复杂、第二相析出物众多,且容易出现不均匀的粗大晶粒、气孔和偏析等铸造缺陷,同时,镍铝青铜螺旋桨构件在服役过程中需要面对复杂的海洋环境和多变的应力载荷,在这两种因素的耦合作用下,合金往往会出现应力腐蚀开裂、腐蚀疲劳破坏等失效问题,从而影响着材料的服役寿命。尽管我国早在上世纪八十年代便开始工业化生产镍铝青铜合金,但关于合金的科学研究还只是集中于微观形貌表征和静态腐蚀性能方面,目前尚未对合金腐蚀环境中的力学性能,尤其是影响真实服役性能的应力腐蚀、腐蚀疲劳行为开展系统的科学研究。针对镍铝青铜在服役过程中出现的主要问题,本文通过慢应变速率拉伸实验和疲劳裂纹扩展实验,开展了不同微观组织合金的应力腐蚀和腐蚀疲劳行为研究,建立了合金微观组织与服役性能的响应关系,揭示了合金在腐蚀环境下各种破坏形式的微观机理,为进一步提升合金的服役寿命、设计具有更加优越性能的合金材料微观组织,提供了重要的理论指导。本...
【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：143 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.1.1 镍铝青铜合金的发展历程及应用状况
1.1.2 镍铝青铜合金的微观组织与相变特征
1.2 镍铝青铜合金主要面临的腐蚀问题及研究现状
1.2.1 镍铝青铜合金的选相腐蚀行为
1.2.2 镍铝青铜合金的空泡腐蚀行为
1.2.3 镍铝青铜合金的应力腐蚀行为
1.2.4 镍铝青铜合金的腐蚀疲劳行为
1.3 应力腐蚀开裂机理的研究进展
1.3.1 氧化膜破损-阳极溶解机理
1.3.2 氢致开裂机理
1.3.3 混合机理
1.4 腐蚀疲劳机理的研究进展
1.4.1 腐蚀疲劳裂纹萌生机理
1.4.2 腐蚀疲劳裂纹扩展机理
1.5 论文的研究意义及主要研究内容
参考文献
第二章 实验材料与实验方法
2.1 引言
2.2 实验材料制备
2.3 实验测试方法
2.3.1 慢应变速率拉伸测试实验
2.3.2 疲劳裂纹扩展速率测试实验
2.3.3 腐蚀浸泡实验
2.4 实验表征方法
2.4.1 金相技术
2.4.2 扫描电子显微镜技术
2.4.3 透射电子显微镜技术
2.4.4 中子衍射技术
2.4.5 电化学分析测试技术
2.4.6 纳米压痕技术
参考文献
第三章 微观组织结构对镍铝青铜合金应力腐蚀开裂行为的影响
3.1 引言
3.2 热处理后合金的微观组织特征
3.3 不同微观组织合金的静态腐蚀行为
3.4 不同微观组织合金的应力腐蚀开裂行为
3.4.1 合金应力腐蚀敏感性的测定
3.4.2 断口微观形貌表征
3.4.3 侧面微观形貌表征
3.4.4 纵截面微观形貌表征
3.5 镍铝青铜合金应力腐蚀开裂机理
3.6 本章小结
参考文献
第四章 拉伸应力对镍铝青铜合金应力腐蚀开裂行为的影响
4.1 引言
4.2 拉伸应力作用后合金内部的微观残余应力大小
4.3 拉伸应力作用后合金内部残余应变分布情况
4.4 拉伸应力作用后合金内部的微观结构变化
4.5 拉伸变形后合金的腐蚀开裂行为变化
4.5.1 表面腐蚀形貌变化
4.5.2 纵截面微观形貌表征
4.6 拉伸变形后合金的电化学性能变化
4.6.1 浸泡前合金的电化学性能
4.6.2 浸泡后合金的电化学性能
4.7 本章小结
参考文献
第五章 微观组织结构对镍铝青铜合金疲劳及腐蚀疲劳性能的影响
5.1 引言
5.2 不同微观组织合金的疲劳裂纹扩展速率
5.3 不同微观组织合金的裂纹扩展路径及疲劳断口
5.4 不同微观组织合金的腐蚀疲劳裂纹扩展速率
5.5 不同微观组织合金的腐蚀疲劳断口形貌
5.6 不同微观组织合金的腐蚀疲劳裂纹扩展路径
5.7 本章小结
参考文献
第六章 载荷条件与腐蚀介质对合金腐蚀疲劳行为的影响及其机理研究
6.1 引言
6.2 不同测试条件下合金的腐蚀疲劳裂纹扩展速率
6.3 载荷条件对镍铝青铜合金腐蚀疲劳行为的影响
6.3.1 应力强度因子对合金腐蚀疲劳性能的影响
6.3.2 加载频率对合金腐蚀疲劳性能的影响
6.4 腐蚀介质对镍铝青铜合金腐蚀疲劳行为的影响
6.5 合金腐蚀疲劳裂纹尖端
6.5.1 腐蚀疲劳裂纹尖端力学性能表征
6.5.2 腐蚀疲劳裂纹尖端处化学反应
6.6 镍铝青铜合金的腐蚀疲劳裂纹扩展机理
6.7 本章小结
参考文献
第七章 结论与创新
7.1 主要结论
7.2 本工作的创新点
致谢
附录
本文编号：3151252
【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：143 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.1.1 镍铝青铜合金的发展历程及应用状况
1.1.2 镍铝青铜合金的微观组织与相变特征
1.2 镍铝青铜合金主要面临的腐蚀问题及研究现状
1.2.1 镍铝青铜合金的选相腐蚀行为
1.2.2 镍铝青铜合金的空泡腐蚀行为
1.2.3 镍铝青铜合金的应力腐蚀行为
1.2.4 镍铝青铜合金的腐蚀疲劳行为
1.3 应力腐蚀开裂机理的研究进展
1.3.1 氧化膜破损-阳极溶解机理
1.3.2 氢致开裂机理
1.3.3 混合机理
1.4 腐蚀疲劳机理的研究进展
1.4.1 腐蚀疲劳裂纹萌生机理
1.4.2 腐蚀疲劳裂纹扩展机理
1.5 论文的研究意义及主要研究内容
参考文献
第二章 实验材料与实验方法
2.1 引言
2.2 实验材料制备
2.3 实验测试方法
2.3.1 慢应变速率拉伸测试实验
2.3.2 疲劳裂纹扩展速率测试实验
2.3.3 腐蚀浸泡实验
2.4 实验表征方法
2.4.1 金相技术
2.4.2 扫描电子显微镜技术
2.4.3 透射电子显微镜技术
2.4.4 中子衍射技术
2.4.5 电化学分析测试技术
2.4.6 纳米压痕技术
参考文献
第三章 微观组织结构对镍铝青铜合金应力腐蚀开裂行为的影响
3.1 引言
3.2 热处理后合金的微观组织特征
3.3 不同微观组织合金的静态腐蚀行为
3.4 不同微观组织合金的应力腐蚀开裂行为
3.4.1 合金应力腐蚀敏感性的测定
3.4.2 断口微观形貌表征
3.4.3 侧面微观形貌表征
3.4.4 纵截面微观形貌表征
3.5 镍铝青铜合金应力腐蚀开裂机理
3.6 本章小结
参考文献
第四章 拉伸应力对镍铝青铜合金应力腐蚀开裂行为的影响
4.1 引言
4.2 拉伸应力作用后合金内部的微观残余应力大小
4.3 拉伸应力作用后合金内部残余应变分布情况
4.4 拉伸应力作用后合金内部的微观结构变化
4.5 拉伸变形后合金的腐蚀开裂行为变化
4.5.1 表面腐蚀形貌变化
4.5.2 纵截面微观形貌表征
4.6 拉伸变形后合金的电化学性能变化
4.6.1 浸泡前合金的电化学性能
4.6.2 浸泡后合金的电化学性能
4.7 本章小结
参考文献
第五章 微观组织结构对镍铝青铜合金疲劳及腐蚀疲劳性能的影响
5.1 引言
5.2 不同微观组织合金的疲劳裂纹扩展速率
5.3 不同微观组织合金的裂纹扩展路径及疲劳断口
5.4 不同微观组织合金的腐蚀疲劳裂纹扩展速率
5.5 不同微观组织合金的腐蚀疲劳断口形貌
5.6 不同微观组织合金的腐蚀疲劳裂纹扩展路径
5.7 本章小结
参考文献
第六章 载荷条件与腐蚀介质对合金腐蚀疲劳行为的影响及其机理研究
6.1 引言
6.2 不同测试条件下合金的腐蚀疲劳裂纹扩展速率
6.3 载荷条件对镍铝青铜合金腐蚀疲劳行为的影响
6.3.1 应力强度因子对合金腐蚀疲劳性能的影响
6.3.2 加载频率对合金腐蚀疲劳性能的影响
6.4 腐蚀介质对镍铝青铜合金腐蚀疲劳行为的影响
6.5 合金腐蚀疲劳裂纹尖端
6.5.1 腐蚀疲劳裂纹尖端力学性能表征
6.5.2 腐蚀疲劳裂纹尖端处化学反应
6.6 镍铝青铜合金的腐蚀疲劳裂纹扩展机理
6.7 本章小结
参考文献
第七章 结论与创新
7.1 主要结论
7.2 本工作的创新点
致谢
附录
本文编号：3151252
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