腐蚀疲劳

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一般来说，扭转疲劳大于扭转弯曲疲劳， 旋转弯曲疲劳大于抗压疲劳
正弦波，正锯齿波对腐蚀疲劳影响 大，而方波，负锯齿波影响小 表面缺口等缺陷易产生疲劳裂纹，对 腐蚀疲劳影响大，但对裂纹扩展影响 较小
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应力循环波形
应力集中
环境因素的影响
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温度
温度越高，材料耐腐蚀疲劳性能下降
介质的腐 蚀性
腐蚀疲劳
组员:徐秋湘 俞曦 李抒衡 朱旭烽
腐蚀疲劳（corrosion fatigue）
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定义
指金属受腐蚀介质和交变应力或脉动应力的联合作用而 引起的破坏现象。 腐蚀疲劳又称为交变应力腐蚀。 腐蚀疲劳是一些金属构件发生突然断裂的主要原因，如 船舶推进器，涡轮机涡轮叶片，汽车的弹簧，泵轴，油田抽 油杆等经常出现这种破坏
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假说要点：
1.疲劳载荷作用 2.裂纹处于张开时 3.吸附是第一性的 4.腐蚀过程是第二性 的 5.任何过程吸附都优 先于腐蚀
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影响腐蚀疲劳的因素
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力学因素的影响
环境因素的影响
材料因素的影响
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力学因素的影响
f——应力循环频率 R——应力循环不对称系数
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应力循环参数
疲劳加载方式
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腐蚀疲劳的特征
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脆性断裂
腐蚀疲劳断裂是脆性断裂，没有明显的宏观塑性变形。 断口有腐蚀的特征，如腐蚀坑、腐蚀产物、二次裂纹 等，又有疲劳辉纹。
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腐蚀疲劳的机理
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蚀孔应力集中机制 滑移带优先溶解机制 表面膜破裂机制 吸附电化学机制
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蚀孔应力集中机制
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（a）表示在腐蚀介质中形成的 点蚀坑是腐蚀疲劳裂纹源 （b）表示在应力作用下蚀坑 优先发生滑移，形成滑移 台阶 （c）表示滑移台阶处发生溶解 （d）表示在反方向应力作用下 形成裂纹，反复不断加载使 裂纹不断扩展
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与耐蚀性有关
裂纹多起源于表面腐蚀坑或缺陷
金属的腐蚀疲劳强度与 其耐蚀性有关。耐蚀材 料的腐蚀疲劳强度随抗 拉强度的提高而提高， 耐蚀性差的材料腐蚀疲 劳强度与抗拉强度无关。
腐蚀疲劳裂纹多起源于 表面腐蚀坑或缺陷，裂 纹源数量较多。腐蚀疲 劳裂纹主要是穿晶开裂， 有时也可能出现沿晶或 混合开裂，并随腐蚀发 展裂纹变宽。
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防止腐蚀疲劳的措施
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通过表面涂层和镀层改善材料的耐腐蚀性 使用缓冲剂进行保护 阴极保护广泛用于海洋金属结构物的防腐蚀疲劳 表面硬化处理，造成材料表面压应力层 合理选材，提高表面光洁度
设计上注意结构平衡，避免颤动震动或共振出现， 减小应力集中适当加大危险截面的尺寸
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滑移带优先溶解机制
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金属和合金在 交变应力作用下
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变形区出现强 烈的滑移变形
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不断出现滑 移台阶
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形成阳极区
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表面模破裂机制
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许多金属合金暴露在液态环境中， 表面就覆盖一层氧化膜。这些膜相 对金属基体而言为阴极。由于疲劳 产生滑移台阶，或者由于位错的移 动产生“挤出”或“侵入”现象， 使覆盖的氧化膜遭到破坏。于是暴 露的滑移面相对于大面积的阴极膜 就成小面积的阳极区，从而形成电 化学电池。在出现滑移台阶的附近， 金属或合金快速溶解。
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目录
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腐蚀疲劳的特征
腐蚀疲劳的机理
影响腐蚀疲劳的因素
防止腐蚀疲劳的措施
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腐蚀疲劳的特征
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不存在疲劳极限
纯金属也发生腐蚀疲劳
只要存在腐蚀介质，在交 变应力的作用下就会发生 腐蚀疲劳。金属在腐蚀介 质中可以处于钝态，也可 以处于活化态。
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腐蚀疲劳的特征
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介质腐蚀性越强，腐蚀疲劳强度越低
外加电流
因外加电流引起阴极极化可使 腐蚀疲劳裂纹扩展速率降低
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材料因素的影响
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材料的耐 蚀性
耐蚀性好的材料：钛，铜及其合金， 不锈钢等耐蚀性差的金属：铝合金 镁合金
材料的组 织结构
提高强度的热处理组织有降低 腐蚀疲劳的倾向
表面残余 应力状态
残余压应力提高腐蚀疲劳强度 残余压应力降低腐蚀疲劳强度
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吸附点化学机制
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在金属表面覆盖活性物质，如油酸，可 以加速蠕变速率。受循环载荷的金属和 合金在没有化学腐蚀性的介质中其疲劳 极限低于在空气中的疲劳极限的现象， 就是吸附的结果。当液体介质对金属起 化学作用（电介质溶液）时，疲劳寿命 降低的现象时金属受到腐蚀的缘故。所 谓吸附疲劳就是指试样上存在着表面活 性物质而不发生后电化学腐蚀反应的特 殊疲劳现象。这种疲劳极限的降低是由 于吸附促进基体破裂和变形的结果。