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金屬材料的腐蝕疲勞試驗(yàn)

金屬材料的腐蝕疲勞是在交變應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)的聯(lián)合作用下產(chǎn)生的,具體過程如下:


表面膜破壞


  • 金屬材料在空氣中或特定的介質(zhì)環(huán)境中,其表面會自然形成一層氧化膜或鈍化膜,這層膜可以對金屬起到一定的保護(hù)作用,使其免受腐蝕介質(zhì)的直接侵蝕。

  • 然而,當(dāng)金屬受到交變應(yīng)力作用時(shí),在應(yīng)力集中的部位,如材料的表面缺陷、劃痕、小孔以及內(nèi)部的夾雜物等位置,會產(chǎn)生局部的塑性變形。這種變形會導(dǎo)致表面膜破裂,使金屬基體暴露在腐蝕介質(zhì)中。


腐蝕介質(zhì)作用


  • 一旦金屬基體暴露,腐蝕介質(zhì)會迅速與金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng),在金屬表面形成腐蝕坑或微裂紋等缺陷。

  • 腐蝕介質(zhì)中的某些成分,如氯離子、硫酸根離子等,可能會吸附在金屬表面,進(jìn)一步破壞金屬的鈍化膜,加速腐蝕過程,使腐蝕坑和微裂紋不斷擴(kuò)展和加深。


裂紋萌生與擴(kuò)展


  • 在交變應(yīng)力的持續(xù)作用下,金屬表面的腐蝕坑和微裂紋等缺陷處會產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象。當(dāng)應(yīng)力集中達(dá)到一定程度時(shí),在這些缺陷的尖端會形成局部的高應(yīng)力區(qū),使得金屬原子間的結(jié)合力減弱。

  • 同時(shí),腐蝕介質(zhì)會不斷侵蝕缺陷尖端的金屬,使其更容易發(fā)生斷裂,從而促使裂紋的萌生。隨著交變應(yīng)力的繼續(xù)作用,裂紋會逐漸擴(kuò)展并向金屬內(nèi)部延伸。


材料性能下降與破壞


  • 隨著裂紋的不斷擴(kuò)展,金屬材料的有效承載面積逐漸減小,導(dǎo)致材料所承受的實(shí)際應(yīng)力不斷增加。

  • 同時(shí),由于腐蝕作用使得裂紋尖端的金屬材料性能發(fā)生劣化,如強(qiáng)度降低、韌性下降等。在交變應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)的共同作用下,裂紋擴(kuò)展速度會越來越快,最終當(dāng)裂紋擴(kuò)展到一定程度時(shí),金屬材料無法承受所施加的載荷,就會發(fā)生突然的斷裂破壞。


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