发布时间 : 星期三 文章毕业设计模板（开题分析方案二次修改） - 图文更新完毕开始阅读5fee6d10a88271fe910ef12d2af90242a995ab0c
合涂层。其是物理屏蔽和阴极保护联合作用。封闭涂层的主要作用是物理隔离各种腐蚀介质对金属喷涂层和钢铁基体的侵蚀，电弧喷涂金属涂层对钢铁基体提供牺牲自己保护钢铁的阴极保护作用。 电弧喷涂金属涂层主要有电弧喷涂锌、铝及其合金涂层，封闭涂层包括封闭底层、封闭中间层和封闭面层。喷锌或铝后封闭处理所形成的复合涂层，其耐蚀性比喷锌或铝涂层和封闭涂层两者单独耐蚀寿命值之和高出50~130%。 这种效应被称为最佳协同效应
因开裂或断裂提前失效的现象。腐蚀疲劳区别于常规疲劳的地方：<1）腐蚀疲劳条件下，金属材料一般没有明显的疲劳极限，通常采用给定循环次数下的条件疲劳极限。有些金属表现不出疲劳极限的现象。<2）条件疲劳极限同金属材料在大气中的机械性能没有直接的关系。采用提高屈服强度或极限强度的办法对腐蚀疲劳的条件疲劳极限影响很小，有时会有相反的作用。<3）腐蚀疲劳的性能与循环加载的频率和波形强烈相关。因此，在腐蚀疲劳实验时，加载频率不能太高，因为腐蚀疲劳性能会明显依赖实际的加载频率。加载频率越低，腐蚀疲劳便会越严重。<4）钢构件发生腐蚀疲劳时对表面微观几何特性以及机械应力集中不敏感或较少敏感。<5）腐蚀疲劳条件下，往往同时有多条疲劳裂纹萌生，并沿垂直于拉应力的方向扩展，导致碳钢和低碳钢在中性腐蚀介质中的疲劳断口呈现多平面特征。<6）光滑试样在空气中疲劳时裂纹形成寿命约占总寿命的90%，而裂纹扩展寿命仅占10%。腐蚀疲劳裂纹形成寿命减少到仅占腐蚀疲劳总寿命的10%，裂纹扩展寿命则要占90%。 腐蚀疲劳过程中存在两种基本的损伤形式。一是循环应力引起的微区金属 反复滑移，形成滑移带。二是由腐蚀介质与金属通过电化学反应引起的腐蚀损伤。这两者的作用不是简单叠加，而是存在明显的交互作用，即相互促进。 常见的腐蚀疲劳裂纹萌生机理模型主要有4种：<1）点蚀加速裂纹形成理论；<2）形变活化腐蚀理论；<3）保护膜破裂理论；<4）吸附理论。在环境加速的腐蚀疲劳裂纹扩展中起作用的机理至少有六种类型：<1）反应剂迁移到裂纹尖端区域和从裂纹尖端区去除腐蚀产物。<2）通过表面-环境反应产生某种有害的化学物质<如氢），扩展到裂纹尖端前部的区域中并促进裂纹加速扩展。<3）裂纹尖端处的阳极溶解。<4）通过疲劳开裂重复产生新裂纹的新鲜裂纹表面。<5）由于周期性应变使表面保护膜断裂。<6）氧化皮和腐蚀10 / 19
成阶段和裂纹的亚临界扩展阶段，分别对应腐蚀疲劳裂纹的形成<起始）寿命Ni和裂纹的扩展寿命Np。因此，考虑短裂纹的扩展寿命Ns，工程构件的腐蚀疲劳总寿命Nf可表示为。对含有裂纹式缺陷的构件，其腐蚀疲劳总寿命即为腐蚀疲劳裂纹扩展寿命。对不含裂纹式缺陷的构件，其腐蚀疲劳寿命估算可分两段进行，即腐蚀疲劳裂纹起始寿命和腐蚀疲劳裂纹扩展寿命。腐蚀疲劳裂纹起始寿命用局部应变法估算，腐蚀疲劳裂纹扩展寿命采用 断裂力学方法估算。构件腐蚀疲劳寿命预测的基础有两个方面，一个是应变腐蚀疲劳裂纹起始寿命曲线，是采用局部应变法估算构件腐蚀疲劳裂纹起始寿命的基本数据曲线；另一个是腐蚀疲劳裂纹扩展速率曲线，是估算构件腐蚀疲劳裂纹扩展寿命的基础。 大多数腐蚀疲劳实验是在弯曲加载试样或同轴加载试样上进行的。研究疲 劳寿命常用旋转弯曲型疲劳实验机，三点或四点弯曲疲劳实验机和悬臂梁往复弯曲疲劳实验机。其中，悬臂梁往复弯曲疲劳实验机由于结构简单，非常可靠和容易操作，美国海军的戴维舰船研究和发展中心也用其进行腐蚀疲劳实验。但是如果发生了屈服，就难以测定峰值应力和应变。 K. Tokaji等人通过旋转弯曲疲劳实验得出，Al-2 % Zn涂层试样的腐蚀疲劳强度与大气环境中无涂层的碳钢的强度一样高。因为Al-2 % Zn涂层会发生阳极溶解，但由于涂层的电位比衬底低，钢基体不会发生腐蚀，尽管涂层有约10%的孔隙率且腐蚀液可以轻松的通过孔隙渗入涂层和衬底层之间。然而，在较长疲劳寿命或较低的加载频率时，涂层的腐蚀溶解会很严重并因此剥落。如果涂层完全剥落，其保护效果也就会完全丧失。 O. M. Krokhmal'nyi认为置于盐溶液，在低周循环强度下，拥有电弧喷涂铝涂层的碳钢和马氏体不锈钢的表观疲劳极限比没有涂层增加了4-5.7倍；而其他方式得到的20#和45#钢的疲劳极限比没有涂层只增加了2.8-3.2倍。Krokhmal’nyj还认为铝喷涂层在氯化物溶液中具有稳定的阳极腐蚀电位和低11 / 19
以延长。 Katkov, I. N等在盐水中分别进行了高周疲劳和低周疲劳实验，证明喷铝涂层试样比不喷铝涂层试样的腐蚀速率低，抵抗应力腐蚀开裂能力提高。 Hirakawa, Kenji研究了高强钢、耐候钢和不锈钢在海水中的腐蚀疲劳行为，实验在3%盐溶液和低频应力下进行，结果显示海洋结构因为海水腐蚀引起的疲劳强度降低决定于循环载荷的频率。 3研究的主要内容 <1）设计并制作悬臂梁往复弯曲疲劳实验机。 <2）进行涂层包覆钢以及裸钢试样的腐蚀疲劳实验。 加工裸钢和涂层包覆钢光滑试样各若干片，测定加速实验下的疲劳寿命。研究腐蚀疲劳裂纹萌生直至断裂的整个失效过程和特点。 加工裸钢和涂层包覆钢预制裂纹试样各若干片，测定加速实验下的裂纹扩展速率。研究失效过程和特点，评价涂层产生的影响。 <3）利用金相显微镜，SEM等进行断口失效分析，探讨涂层对钢基体失效机制的影响。 4预期成果 利用腐蚀疲劳实验机测定裸钢及纯铝涂层包覆钢光滑试样在疲劳加速实验下的腐蚀疲劳寿命和预制裂纹试样的疲劳裂纹扩展速率。然后根据公式 <其中C，m均为常数）推出在实际工况条件下隔水管的腐蚀疲劳寿命。最后用金相显微镜，SEM等分析断口形貌并探讨腐蚀疲劳的机理。 5毕业设计<论文）进度安排 2月23日~3月1日：查阅相关文献，实验准备工作； 3月2日~3月8日：翻译相关的外文文献1~2篇； 3月9日~3月23日：制作悬臂梁往复弯曲疲劳实验机； 12 / 19