2024高強航空鋁合金耐蝕性及斷裂行為數(shù)值模擬研究.pdf

1、2024鋁合金力學性能優(yōu)良，可加工性強，被廣泛的應用于航空、航天領域。但對環(huán)境敏感，極易導致發(fā)生腐蝕反應，從而影響綜合力學性能；全球每年因2024鋁合金與環(huán)境發(fā)生腐蝕而導致的災難性事故層出不窮；目前在環(huán)境因素對高強度航空鋁合金的耐蝕性，特別是環(huán)境因素的耦合作用對耐蝕性的影響方面還有待繼續(xù)深入研究；對腐蝕環(huán)境下工件的使用安全性評估工作還有待加強；對含有腐蝕缺陷試樣的斷裂行為研究有待完善。因此，研究高強度航空鋁合金在環(huán)境中的腐蝕行為意義重大

2、。針對以上三個關鍵問題，本論文分別開展以下方面研究：
　　探究了2024高強度航空鋁合金耐蝕性規(guī)律。以2024鋁合金為試驗材料，通過控制實驗環(huán)境中的相對濕度、濃度、溫度三因素來模擬高強度航空鋁合金在大氣環(huán)境中的腐蝕行為。應用OM和SEM來觀測腐蝕試樣表面和橫切面的腐蝕形貌。測量腐蝕試樣的腐蝕坑深和腐蝕失重率來分析試樣的腐蝕程度。采用極差分析和方差分析來探究相對濕度、濃度、溫度三因素對2024鋁合金耐蝕性的影響程度。結果表明，三因素

3、對2024鋁合金耐蝕性影響的順序為：相對濕度>濃度>溫度。三因素在對2024鋁合金耐蝕性的影響上存在耦合作用，其中以相對濕度與濃度的耦合作用最為嚴重，影響水平為極顯著。
　　構建了2024高強度航空鋁合金腐蝕評估模型。將腐蝕環(huán)境下高強度航空鋁合金的耐蝕性劃分為五個等級，在分析其耐蝕性影響因素的前提下，建立適用于評估高強度航空鋁合金耐蝕性的模糊綜合評判模型，利用層次分析法計算各影響因素的權重向量，并通過梯形分布公式計算各影響因素對應

4、評價等級的隸屬度，對權重向量和隸屬度矩陣做模糊運算，得出最后的評估結果。運用此模型對A37、A27、A17三組試樣進行模糊綜合評判，確定其相應的腐蝕等級依次為：Ⅰ、Ⅰ、Ⅲ。評估結果與實際情況較好的吻合，驗證了模型的合理性。
　　模擬了2024高強度航空鋁合金含腐蝕缺陷的斷裂行為。將試樣表面的腐蝕坑等效為腐蝕裂紋，利用有限元分析方法，對含有表面等效裂紋的試樣建立三維有限元模型，研究在相應加載應力下蝕坑對試樣力學性能的影響。通過計算裂