[发明专利]一种航空合金钢服役环境下腐蚀损伤分布规律的研究方法

权利要求书

1.一种航空合金钢服役环境下腐蚀损伤分布规律的研究方法，其特征在于，包括以下步骤，

S1：针对航空发动机压气机合金钢材料叶片材料与其具体服役机场环境特点，设计加速腐蚀试验方案，对合金钢材料试件进行不同当量日历年的加速腐蚀试验；

S2：在每个当量日历年的加速腐蚀后，对每个试件的腐蚀损伤进行检测和拍照，获得每个试件的宏观腐蚀图像；

S3：对加速腐蚀后的试件外观腐蚀情况进行定性描述分析；

S4：构建航空发动机压气机合金钢材料腐蚀损伤演变模型，对不同当量日历年加速腐蚀后的试件腐蚀参量进行定量统计与分析；

步骤S4的具体操作包括以下步骤，

S401：选择用于定义腐蚀损伤的腐蚀参量，包括腐蚀损伤表面长度、宽度和深度；

S402：构建航空发动机压气机合金钢材料腐蚀损伤形貌演变模型，由腐蚀损伤形貌演变模型获得腐蚀参量之间的量化关系；所述腐蚀损伤形貌演变模型包括半球体损伤模型和半椭球体损伤模型；

S403：获取腐蚀参量数据；

S404：根据统计分析方法，对比分析同一腐蚀年限下腐蚀参量在不同分布形式下的分布情况，对腐蚀参量的动力学规律进行分析；

其中，步骤S402中建立腐蚀损伤形貌演变模型的具体操作包括以下步骤，

S4021：由于合金钢材料腐蚀损伤的萌生及扩展的本质为随机过程行为，且该过程遵循法拉第定律，结合阿赫尼斯公式，可得点蚀扩展模型为式中，V表示点蚀损伤体积，t表示点蚀周期，为时间单位；M为原子量，I_p表示点蚀电化学过程中电流密度，I_po表示点蚀电化学过程中电流密度常数；n为化合价，F为法拉第常数，ρ为材料密度，E_a表示活化能，R为理想气体常数，T为绝对温度；

S4022：建立腐蚀损伤形貌演变的半球体损伤模型其中，a表示腐蚀损伤的损伤半径，则

S4023：对进行积分，得到腐蚀损伤半球体损伤模型的损伤半径随腐蚀周期变化关系式中，a₀表示腐蚀损伤的损伤成核时尺寸，与材料微观结构有关，通常为5～10μm之间；

S4024：建立腐蚀损伤形貌演变的半椭球体损伤模型式中，w、l和h分别表示腐蚀损伤的损伤表面短轴、长轴和深度损伤参量；

S4025：由于腐蚀损伤在扩展过程中其损伤三维形貌参量的分形特征逐渐显现，因此可以推论损伤三维形貌参量之间的比例关系逐渐趋向定值，令h/l＝ε，ε＞0，则h＝lε；

S4026：当腐蚀损伤的三个腐蚀参量均不相同时，将步骤S4025中的两个等式代入中，得到

S4027：对式进行积分，可得腐蚀损伤损伤的腐蚀参量l的演变规律；

S4028：对h/l＝ε，ε＞0进行变换，重复步骤S4026和S4027，即可得到腐蚀损伤的腐蚀参量W和h的演变规律；

S4029：当腐蚀损伤的三个腐蚀参量中有两个参量相同时，假设w＝h，则对其进行积分可得腐蚀损伤损伤的腐蚀参量l的演变规律；同理可得腐蚀损伤的腐蚀参量w和h的演变规律。

2.根据权利要求1所述的一种航空合金钢服役环境下腐蚀损伤分布规律的研究方法，其特征在于，步骤S1的具体操作包括以下步骤，

S101：根据航空发动机压气机合金钢材料叶片配备的装备后续服役环境，计算典型环境因素作用强度与作用规律，在此基础上，依据试件材料等腐蚀损伤当量折算关系理论及实现方法，选取典型强腐蚀环境因素，设计与构建试件材料实验室仿真加速腐蚀试验方案；所述航空发动机压气机合金钢材料为1Cr11Ni2W2Mov锻件静子叶片材料；

S102：对试件进行分组、编号和预处理；

S103：构建加速腐蚀试验环境；

S104：依据步骤S101的加速腐蚀试验方案，对不同组别的试件进行不同当量日历年加速腐蚀。

3.根据权利要求2所述的一种航空合金钢服役环境下腐蚀损伤分布规律的研究方法，其特征在于，步骤S103中构建加速腐蚀试验环境的具体操作包括以下步骤，

S1031：用95份蒸馏水和5份分析纯NaCl配置浓度为5％的NaCl溶液；

S1032：加入适量的稀H₂SO₄溶液，使腐蚀溶液的pH＝4.0±0.2。