结构设计对镁合金零部件腐蚀性能的研究和仿真

发布时间：2017-08-17 23:05

  本文关键词：结构设计对镁合金零部件腐蚀性能的研究和仿真

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【摘要】：本文采用实验与边界元仿真对比的研究方法研究了结构设计对镁合金零部件腐蚀性能的影响。基于镁合金发动机支撑架联接部位的结构特征,设计了一个镁合金电偶腐蚀测试平台。在这个电偶腐蚀测试平台上有不同的结构设计和电偶腐蚀隔绝。本文的研究原型为凯迪拉克ATS车型中的发动机支撑架,针对发动机支撑架联接部位的结构特征采用Unigraphics NX软件设计一个镁合金电偶腐蚀测试平台。压铸镁合金AXJ530作为电偶腐蚀测试平台的原材料,使用数控机床(CNC)来加工。铝合金A380薄板与镁合金电偶腐蚀测试平台形成电偶对,采用合金钢的螺栓和AISI 1045螺母进行紧固,同时铝合金AA6061垫圈作为电偶腐蚀隔绝。在镁合金电偶腐蚀测试平台上有22种不同的结构设计。研究发现,排水孔和排水坡都能有效减轻镁合金零部件在腐蚀环境中的电偶腐蚀,并且排水坡的效果比排水孔效果更好。在排水孔的结构设计中,水平排水孔比垂直排水孔更能有效提升耐腐蚀性能。同时,垂直排水孔的直径越大腐蚀性能越好,但垂直排水孔的最小直径为3.6 mm,低于此直径的排水孔在电偶腐蚀过程中由于腐蚀产物的冲刷淤积而堵塞,基本不具有减轻电偶腐蚀作用。当垂直排水孔底面位置降至与联接平面相平时,电偶腐蚀性能反而变差。在排水坡的结构设计中,圆锥斜坡和平面斜坡都能有效的减轻镁合金的电偶腐蚀,而且拔模角度或倾斜角度越大对腐蚀性能越有利,但是15?角的平面斜坡的腐蚀性能是最好的。只有同时有排水孔和排水坡结构设计才能取得最好的腐蚀性能。边界元数值仿真模型的计算结果与盐雾试验结果基本一致,这表明边界元仿真能够有效仿真金属部件在盐雾腐蚀环境下的电偶腐蚀。
【关键词】：镁合金 电偶腐蚀 结构设计 边界元
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG146.22
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-19
• 1.1 引言9-10
• 1.2 镁合金的特点10-13
• 1.3 镁合金在汽车上的应用13
• 1.4 镁合金腐蚀的种类13-16
• 1.4.1 电偶腐蚀13-15
• 1.4.2 晶间腐蚀15
• 1.4.3 局部腐蚀15-16
• 1.4.4 应力腐蚀开裂16
• 1.4.5 腐蚀疲劳16
• 1.5 镁合金腐蚀的研究现状16-17
• 1.6 边界元仿真的电偶腐蚀应用17-18
• 1.7 选题意义与课题内容18-19
• 第二章 实验设备与方法19-26
• 2.1 镁合金电偶腐蚀测试平台的设计19-21
• 2.2 镁合金电偶腐蚀测试平台的材料和加工21-23
• 2.3 腐蚀性能测试23
• 2.4 不同结构设计的耐腐蚀性能分析23-24
• 2.4.1 表观评级23
• 2.4.2 样品表面腐蚀面积统计23-24
• 2.4.3 样品最大腐蚀深度测量24
• 2.5 极化曲线测试24-26
• 第三章 结构设计对镁合金零部件腐蚀性能的影响分析26-36
• 3.1 引言26
• 3.2 盐雾试验结果分析26-29
• 3.2.1 表观评级27-28
• 3.2.2 腐蚀面积比统计28
• 3.2.3 最大腐蚀深度28-29
• 3.2.4 盐雾试验结果总结29
• 3.3 排水孔对镁合金零部件腐蚀性能的影响29-33
• 3.3.1 排水孔的形式的影响30-31
• 3.3.2 排水孔下底面的位置的影响31-32
• 3.3.3 垂直排水孔孔径的影响32-33
• 3.4 排水坡对镁合金零部件腐蚀性能的影响33-35
• 3.4.1 排水坡形式的影响34
• 3.4.2 圆锥排水坡拔模角度的影响34-35
• 3.4.3 平面排水坡倾斜角度的影响35
• 3.5 本章小结35-36
• 第四章 薄液膜边界元仿真理论研究36-43
• 4.1 薄液膜电偶腐蚀仿真理论模型36-37
• 4.1.1 三维电偶腐蚀仿真理论模型36-37
• 4.1.2 二维电偶腐蚀仿真理论模型37
• 4.2 Beasy软件的边界元电偶腐蚀仿真37-42
• 4.2.1 三维结构的设计原则38
• 4.2.2 仿真模型的网格划分38-39
• 4.2.3 极化曲线的数据处理39-42
• 4.3 本章小结42-43
• 第五章 实验结果与边界元仿真结果的对比43-48
• 5.1 薄液膜条件电解液厚度对腐蚀仿真的影响43-44
• 5.2 薄液膜条件极化曲线对腐蚀仿真的影响44-45
• 5.3 实验结果与边界元模型仿真结果的对比45-48
• 第六章 结论与展望48-49
• 参考文献49-53
• 致谢53-55
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文55-57

【共引文献】

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1 荣军;宋利明;李娟;;高效模块化镁合金碎屑回收感应熔炼炉研发[J];四川有色金属;2010年03期

2 李果,刘涛,费金新,饶丹,郭兵兵;干湿循环混凝土内钢筋腐蚀加速效应机理的研究[J];四川建筑科学研究;2005年05期

3 刘长坤;吴启凤;;建筑装饰中金属材料的腐蚀研究[J];四川建筑科学研究;2005年06期

4 俞红,季德霖;HR-2型水基金属清洗剂的研制及应用[J];安徽化工;2003年06期

5 杜海燕;彭小红;张燕芬;高岩;;豆渣中氨基酸类缓蚀剂的制备和缓蚀性能评价[J];安徽化工;2008年03期

6 沈春光,高峻岭;设备外腐蚀机理及防护措施[J];安徽化工;1998年06期

7 侯晓梅;化学镀镍-磷非晶态合金的阳极行为及钝化特性[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2000年02期

8 王来生;低合金高强钢在高温浓碱溶液中的断裂机理[J];兵器材料科学与工程;1991年02期

9 毕虎才;卫英慧;侯利锋;余春燕;胡兰青;于斌;许并社;;热处理温度对AZ91D化学镀Ni-P镀层性能的影响[J];兵器材料科学与工程;2005年06期

10 王维青;潘复生;左汝林;;镁合金腐蚀及防护研究新进展[J];兵器材料科学与工程;2006年02期

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1 黄建丽;张才;;镁合金手持工具压铸件热裂纹的研究[A];2012(第22届)重庆市铸造年会论文集[C];2012年

2 夏浩;欧阳贵;;不同氧化时间对镁合金微弧氧化的影响[A];第九届全国转化膜及表面精饰学术年会论文集[C];2012年

3 孟庆娟;高建岭;白玉星;;阻锈剂在石化结构基础中应用的几个问题[A];北京力学会第十六届学术年会论文集[C];2010年

4 石光华;;镁合金方向盘骨架裂纹缺陷的防止[A];2008重庆市铸造年会论文集[C];2008年

5 常欢欢;龙思远;曹韩学;杜勇;;数值模拟分析在镁合金方向盘压铸工艺上的应用[A];2009重庆市铸造年会论文集[C];2009年

6 王海珍;张奎;李兴刚;李永军;马鸣龙;何兰强;;Mg-6Y-7RE-0.4Zr镁合金显微组织和力学性能研究[A];重庆市机械工程学会铸造分会、重庆铸造行业协会2010重庆市铸造年会论文集[C];2010年

7 陈强;王元庆;邓天泉;;半固态镁合金AZ91D-Y触变模锻成形研究[A];重庆市机械工程学会铸造分会、重庆铸造行业协会2010重庆市铸造年会论文集[C];2010年

8 刘玉三;龙思远;刘波;陈海波;;镁合金转向支撑的模态分析及其结构优化[A];2011重庆市铸造年会论文集[C];2011年

9 刘琦;;镁合金方向盘孔隙率的工艺控制[A];2011重庆市铸造年会论文集[C];2011年

10 徐桂东;沈丽如;;镁及镁合金的腐蚀与涂层防护[A];2006全国核材料学术交流会论文集[C];2006年

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1 杨敏建;镁基储氢材料的制备及对二硫化碳、噻吩的加氢性能研究[D];山东科技大学;2010年

2 王洪芬;涉海抗菌耐蚀性TiO_2复合薄膜的制备及其性能研究[D];中国海洋大学;2010年

3 张伟;干湿交替环境中有机涂层失效过程的研究[D];中国海洋大学;2010年

4 武淑艳;固相再生AZ31B镁合金的组织性能及氧化相表征[D];哈尔滨理工大学;2010年

5 王春建;Mg-Al系合金晶粒细化机理研究[D];昆明理工大学;2010年

6 崔泽琴;AZ31B镁合金脉冲激光加工行为的研究[D];太原理工大学;2011年

7 王长义;高应变速率下镁合金的动态力学行为及变形机制[D];沈阳工业大学;2011年

8 吴伟;Mg-Al-Nd压铸镁合金的组织性能及压铸成形过程的数值模拟[D];沈阳工业大学;2010年

9 陈克豹;AZ与AM系列挤压变形镁合金的低周疲劳变形行为[D];沈阳工业大学;2010年

10 郭全英;两种含Gd镁合金微观组织演变机制及性能研究[D];沈阳工业大学;2010年

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1 莫锦添;镁合金非浸入式滚刷微弧氧化技术研究[D];华南理工大学;2012年

2 郭谡;液氮环境下的镁合金激光表面改性的研究[D];太原理工大学;2013年

3 平瑞婷;仿生梯度可降解骨组织工程材料设计研究[D];天津大学;2012年

4 席微;ZrTiAlV合金双辉等离子表面渗碳及其性能研究[D];燕山大学;2013年

5 周俊岑;镁合金在医疗领域的应用研究[D];西南大学;2014年

6 刘祥;激光熔覆Al+Al_2O_3涂层对提高AZ91D镁合金表面性能的研究[D];南华大学;2014年

7 谭永全;镁合金激光表面合金化Al-SiC强化层组织及性能研究[D];南华大学;2014年

8 孙瑞雪;镁合金化学镀镍沉积效率和次亚磷酸钠还原效率的研究[D];湖南大学;2014年

9 吴文妮;AZ31镁合金表面激光熔覆的研究[D];华东交通大学;2014年

10 芦庆;铝合金表面激光熔覆Ni-Cu复合涂层的研究[D];中北大学;2015年

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本文编号：691513