腐蝕/疲勞交替作用下2A12-T4鋁合金的損傷特性

李曉虹，何宇廷，張 騰，李昌范

（空軍工程大學(xué)航空航天工程學(xué)院，西安 710038）

0 引 言

隨著飛機使用時間的增加，其金屬結(jié)構(gòu)因環(huán)境影響而產(chǎn)生的腐蝕問題日益突出。腐蝕會削弱結(jié)構(gòu)的承力面積，降低材料的抗疲勞性能，進而影響飛行安全。當(dāng)前，國內(nèi)外已經(jīng)開展了大量材料的腐蝕疲勞試驗[1-4]，得到了不同材料在不同腐蝕環(huán)境下的疲勞損傷機理，在研究金屬材料的腐蝕損傷、預(yù)測結(jié)構(gòu)材料剩余疲勞壽命的工作中發(fā)揮了重要作用。這些研究主要采用預(yù)腐蝕疲勞或腐蝕疲勞共同作用的試驗方法，較少考慮腐蝕/疲勞交替作用下結(jié)構(gòu)材料壽命的退化狀況。而實際上，飛機結(jié)構(gòu)在服役過程中經(jīng)歷的腐蝕過程更接近“地面腐蝕+空中疲勞”的交替過程。飛機在地面停放時，環(huán)境腐蝕占主導(dǎo)地位；而高空飛行時，由飛行載荷引起的腐蝕疲勞損傷占主導(dǎo)地位。因此，文獻[5-10]通過腐蝕/疲勞交替試驗來確定飛機結(jié)構(gòu)在服役環(huán)境下的損傷規(guī)律，但這些研究主要針對腐蝕/疲勞交替作用下結(jié)構(gòu)壽命的退化規(guī)律，而對材料損傷特性的研究涉及較少。

為此，作者以航空結(jié)構(gòu)中常用的2A12-T4鋁合金為研究對象，在不同條件下進行了腐蝕/疲勞交替試驗，通過觀察腐蝕/疲勞交替作用下的表面和斷口形貌，研究其損傷特性。

1 試樣制備與試驗方法

1.1 試樣制備

試驗材料為時效熱處理的2A12-T4鋁合金板材，厚2 mm，其化學(xué)成分如表1所示，屈服強度和抗拉強度分別為296 MPa和430 MPa。沿軋制方向采用數(shù)控機床加工腐蝕/疲勞試樣，試樣尺寸與單面腐蝕區(qū)域（圖中陰影部分）如圖1所示；……