E690钢在模拟海水中的腐蚀疲劳裂纹萌生行为及机理研究
发布时间：2021-10-08 21:08
本文围绕E690钢在海水环境中的腐蚀疲劳裂纹萌生机理这一主题展开研究。采用应力腐蚀疲劳试验及其后一系列表征手段研究了其裂纹萌生和初期扩展的机制;采用原位电化学噪声、电化学阻抗谱等手段监测了其腐蚀疲劳过程中电化学行为演变;通过不同阴极电位下的S-N曲线结合快慢扫极化曲线,研究阴极电位对E690腐蚀疲劳裂纹萌生和初期扩展机制的影响;通过不同交变应力水平和不同充氢电流密度的矩阵实验,以及随后的可扩散氢和总氢的测定和力学拉伸试验,研究了交变应力与氢的交互作用及其对疲劳损伤累积的影响;在上述研究结果的基础上,并基于腐蚀动力学和等效初始缺陷尺寸理论,建立了一种快速评估腐蚀疲劳裂纹萌生寿命的模型,并对模型进行了实际应用和验证,验证结果较理想。全文最终形成了以下结论:（1）E690钢在模拟海水中的腐蚀疲劳裂纹萌生机制和初始扩展机制随着交变应力水平提高会发生转变,转变大致发生在0.8 σp0.2～0.95 σp0.2的峰值应力区间。当峰值应力低于该区间时,晶界阳极溶解作用强于机械作用,裂纹优先沿晶界处萌生。其中,大约68.4%的几率从原奥氏体晶界处萌生,大约31.6%的几率从贝氏体板条界处萌生。当峰值应...
【文章来源】：北京科技大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：165 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－１点蚀诱发高强钢腐蚀疲劳裂纹萌生过程［１１］??该模型是解释腐蚀疲劳裂纹萌生机理最早被提出的模型，也是被研究得??
关于腐蚀在滑移带优先溶解模型中的作用，普遍认为腐蚀导致挤出的滑??移台阶被溶解，溶解的滑移台阶形成新表面，新表面后又被压入基体导致裂??纹产生。ＤＵｑｕｅｔｔｅ［２１＾出了另一种简单的过程模型，如图１－２所示。该模型??指出，腐蚀的溶解作用优先破坏了滑移台阶显露处被钉扎的位错，使得同一??晶面上未被钉扎的位错得以启动，增加了驻留滑移带的密度，导致裂纹形成??位置的数目增多。也有学者［１５］认为滑移台阶上的腐蚀产物对于疲劳裂纹形成??起了一定作用。腐蚀产物在滑移台阶上形成，在压应力作用下腐蚀产物随滑??移台阶侵入基体内部，并经再次拉伸后形成微裂纹。??位错钉４扎位置??１??????未钉扎的位置??／??图１－２腐蚀破坏滑移台阶处被钉扎位错的［２１］??３）保护膜破裂理论??许多金属或合金表面有一层氧化膜，这层膜相对于基体来说就是阴极，??由于疲劳产生的滑移台阶或挤出和侵入，覆盖的氧化膜遭到破坏，暴露的滑??移面相对于大面积阴极的氧化膜就成了小阳极，从而形成电化学电池，膜破??裂处不断溶解最终形成微裂纹。这一理论模型同样是基于滑移台阶局部溶解??而建立
关于腐蚀在滑移带优先溶解模型中的作用，普遍认为腐蚀导致挤出的滑??移台阶被溶解，溶解的滑移台阶形成新表面，新表面后又被压入基体导致裂??纹产生。ＤＵｑｕｅｔｔｅ［２１＾出了另一种简单的过程模型，如图１－２所示。该模型??指出，腐蚀的溶解作用优先破坏了滑移台阶显露处被钉扎的位错，使得同一??晶面上未被钉扎的位错得以启动，增加了驻留滑移带的密度，导致裂纹形成??位置的数目增多。也有学者［１５］认为滑移台阶上的腐蚀产物对于疲劳裂纹形成??起了一定作用。腐蚀产物在滑移台阶上形成，在压应力作用下腐蚀产物随滑??移台阶侵入基体内部，并经再次拉伸后形成微裂纹。??位错钉４扎位置??１??????未钉扎的位置??／??图１－２腐蚀破坏滑移台阶处被钉扎位错的［２１］??３）保护膜破裂理论??许多金属或合金表面有一层氧化膜，这层膜相对于基体来说就是阴极，??由于疲劳产生的滑移台阶或挤出和侵入，覆盖的氧化膜遭到破坏，暴露的滑??移面相对于大面积阴极的氧化膜就成了小阳极，从而形成电化学电池，膜破??裂处不断溶解最终形成微裂纹。这一理论模型同样是基于滑移台阶局部溶解??而建立
【参考文献】：
期刊论文
[1]E690高强钢在SO2污染海洋大气环境中的应力腐蚀行为研究[J]. 马宏驰,杜翠薇,刘智勇,郝文魁,李晓刚,刘超. 金属学报. 2016(03)
[2]D36钢腐蚀疲劳机制研究[J]. 上官祎瑾,黄一,吴智敏. 低温建筑技术. 2015(09)
[3]7075铝合金在不同温度盐水环境中的腐蚀疲劳行为[J]. 刘轩,刘慧丛,李卫平,叶序彬,朱立群. 航空学报. 2014(10)
[4]316L不锈钢在FeCl3溶液中点蚀行为的电化学噪声检测[J]. 贾志军,杜翠薇,李晓刚. 腐蚀与防护. 2011(07)
[5]硫和溶解氧含量对低合金钢高温高压水腐蚀疲劳性能的影响[J]. 徐松,吴欣强,韩恩厚,柯伟. 腐蚀与防护. 2010(11)
[6]氢对高强弹簧钢50CrV4超高周疲劳性能的影响[J]. 李永德,李守新,杨振国,柳洋波,戎利建,惠卫军,翁宇庆. 金属学报. 2008(01)
[7]厚钢板焊接接头韧性CTOD试验评定技术及应用[J]. 苗张木,王振宇. 宽厚板. 2006(06)
[8]多项式拟合法消除电化学噪声的直流漂移[J]. 邱于兵,黄家怿,郭兴蓬. 华中科技大学学报(自然科学版). 2005(10)
[9]氧含量对碳钢TU48在高温水中的低周疲劳寿命和表面腐蚀产物状态的影响[J]. 王雷明,钟义兵,朱小明,夏元复,石秀强,丁亚平,徐雪莲. 中国腐蚀与防护学报. 2005(03)
[10]应力腐蚀损伤裂纹起始寿命计算模型[J]. 毋玲,陈召涛,孙秦. 机械强度. 2004(S1)
博士论文
[1]环境腐蚀及其应力耦合的损伤力学方法与结构性能预测研究[D]. 毋玲.西北工业大学 2006
本文编号：3424962
【文章来源】：北京科技大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：165 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－１点蚀诱发高强钢腐蚀疲劳裂纹萌生过程［１１］??该模型是解释腐蚀疲劳裂纹萌生机理最早被提出的模型，也是被研究得??
关于腐蚀在滑移带优先溶解模型中的作用，普遍认为腐蚀导致挤出的滑??移台阶被溶解，溶解的滑移台阶形成新表面，新表面后又被压入基体导致裂??纹产生。ＤＵｑｕｅｔｔｅ［２１＾出了另一种简单的过程模型，如图１－２所示。该模型??指出，腐蚀的溶解作用优先破坏了滑移台阶显露处被钉扎的位错，使得同一??晶面上未被钉扎的位错得以启动，增加了驻留滑移带的密度，导致裂纹形成??位置的数目增多。也有学者［１５］认为滑移台阶上的腐蚀产物对于疲劳裂纹形成??起了一定作用。腐蚀产物在滑移台阶上形成，在压应力作用下腐蚀产物随滑??移台阶侵入基体内部，并经再次拉伸后形成微裂纹。??位错钉４扎位置??１??????未钉扎的位置??／??图１－２腐蚀破坏滑移台阶处被钉扎位错的［２１］??３）保护膜破裂理论??许多金属或合金表面有一层氧化膜，这层膜相对于基体来说就是阴极，??由于疲劳产生的滑移台阶或挤出和侵入，覆盖的氧化膜遭到破坏，暴露的滑??移面相对于大面积阴极的氧化膜就成了小阳极，从而形成电化学电池，膜破??裂处不断溶解最终形成微裂纹。这一理论模型同样是基于滑移台阶局部溶解??而建立
关于腐蚀在滑移带优先溶解模型中的作用，普遍认为腐蚀导致挤出的滑??移台阶被溶解，溶解的滑移台阶形成新表面，新表面后又被压入基体导致裂??纹产生。ＤＵｑｕｅｔｔｅ［２１＾出了另一种简单的过程模型，如图１－２所示。该模型??指出，腐蚀的溶解作用优先破坏了滑移台阶显露处被钉扎的位错，使得同一??晶面上未被钉扎的位错得以启动，增加了驻留滑移带的密度，导致裂纹形成??位置的数目增多。也有学者［１５］认为滑移台阶上的腐蚀产物对于疲劳裂纹形成??起了一定作用。腐蚀产物在滑移台阶上形成，在压应力作用下腐蚀产物随滑??移台阶侵入基体内部，并经再次拉伸后形成微裂纹。??位错钉４扎位置??１??????未钉扎的位置??／??图１－２腐蚀破坏滑移台阶处被钉扎位错的［２１］??３）保护膜破裂理论??许多金属或合金表面有一层氧化膜，这层膜相对于基体来说就是阴极，??由于疲劳产生的滑移台阶或挤出和侵入，覆盖的氧化膜遭到破坏，暴露的滑??移面相对于大面积阴极的氧化膜就成了小阳极，从而形成电化学电池，膜破??裂处不断溶解最终形成微裂纹。这一理论模型同样是基于滑移台阶局部溶解??而建立
【参考文献】：
期刊论文
[1]E690高强钢在SO2污染海洋大气环境中的应力腐蚀行为研究[J]. 马宏驰,杜翠薇,刘智勇,郝文魁,李晓刚,刘超. 金属学报. 2016(03)
[2]D36钢腐蚀疲劳机制研究[J]. 上官祎瑾,黄一,吴智敏. 低温建筑技术. 2015(09)
[3]7075铝合金在不同温度盐水环境中的腐蚀疲劳行为[J]. 刘轩,刘慧丛,李卫平,叶序彬,朱立群. 航空学报. 2014(10)
[4]316L不锈钢在FeCl3溶液中点蚀行为的电化学噪声检测[J]. 贾志军,杜翠薇,李晓刚. 腐蚀与防护. 2011(07)
[5]硫和溶解氧含量对低合金钢高温高压水腐蚀疲劳性能的影响[J]. 徐松,吴欣强,韩恩厚,柯伟. 腐蚀与防护. 2010(11)
[6]氢对高强弹簧钢50CrV4超高周疲劳性能的影响[J]. 李永德,李守新,杨振国,柳洋波,戎利建,惠卫军,翁宇庆. 金属学报. 2008(01)
[7]厚钢板焊接接头韧性CTOD试验评定技术及应用[J]. 苗张木,王振宇. 宽厚板. 2006(06)
[8]多项式拟合法消除电化学噪声的直流漂移[J]. 邱于兵,黄家怿,郭兴蓬. 华中科技大学学报(自然科学版). 2005(10)
[9]氧含量对碳钢TU48在高温水中的低周疲劳寿命和表面腐蚀产物状态的影响[J]. 王雷明,钟义兵,朱小明,夏元复,石秀强,丁亚平,徐雪莲. 中国腐蚀与防护学报. 2005(03)
[10]应力腐蚀损伤裂纹起始寿命计算模型[J]. 毋玲,陈召涛,孙秦. 机械强度. 2004(S1)
博士论文
[1]环境腐蚀及其应力耦合的损伤力学方法与结构性能预测研究[D]. 毋玲.西北工业大学 2006
本文编号：3424962
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/shiyounenyuanlunwen/3424962.html
