[发明专利]一种金属的真实海洋大气腐蚀损伤与交变载荷疲劳损伤周期交替的实验方法

说明书

本发明公开了一种金属的真实海洋大气腐蚀损伤与交变载荷疲劳损伤周期交替的实验方法，属于腐蚀与疲劳实验技术领域。该方法先将金属材料加工成标准疲劳试样，测其疲劳性能；然后利用疲劳试样在真实海洋大气环境下开展户外暴露实验，获得具有不同海洋大气腐蚀损伤度的试样，测其疲劳性能；针对腐蚀损伤试样，进行疲劳交变载荷加载实验，一定的循环次数后卸载，获得腐蚀与疲劳加载交替耦合损伤试样，测其疲劳性能，完成一次海洋大气环境腐蚀与交变载荷疲劳损伤周期交替实验；利用获得的交替耦合损伤试样，重复上述交替实验流程，完成多次腐蚀与疲劳周期交替实验。本发明方法对于更准确地评估飞机金属材料的服役安全性具有重要意义。

技术领域

本发明属于腐蚀与疲劳实验技术领域，特别是提供了一种金属的真实海洋大气腐蚀损伤与交变载荷疲劳损伤周期交替的实验方法。

背景技术

众所周知，飞机在飞行过程中其金属构件会受到到循环交变载荷的疲劳损伤作用。此外，飞机金属构件在服役过程中，特别是在具有高温、高湿、高盐雾海洋大气环境的沿海地区服役时，还会遭受比较严重的大气腐蚀损伤作用。需要指出的是，飞机在沿海地区服役时，在高空飞行过程中，交变载荷引起的疲劳损伤占据主导地位，而海洋大气环境引起的腐蚀损伤较小；其在机场停放时，由于不存在交变载荷作用，故主要受到海洋大气腐蚀损伤。可见，飞机金属构件主要遭受的是“海洋大气环境+交变载荷+海洋大气环境+交变载荷+......”的周期交替耦合损伤过程。海洋大气环境腐蚀损伤和交变载荷疲劳损伤的周期交替耦合作用无疑会加速飞机金属构件的疲劳性能退化，降低其使用寿命，严重影响飞机服役安全性。

目前现有的海洋大气环境腐蚀与疲劳实验主要为环境预腐蚀+疲劳实验和环境腐蚀+疲劳同时进行实验。环境预腐蚀+疲劳实验主要是先将试样进行环境预腐蚀，然后再将其进行疲劳性能测试。环境腐蚀+疲劳同时进行实验主要是在实验室条件下，在疲劳性能测试设备上的循环载荷加载区域，增加一个用于模拟海洋大气环境的腐蚀盒，从而实现对试样进行环境腐蚀的同时，开展疲劳性能测试。可见，预腐蚀+疲劳实验和腐蚀+疲劳同时进行实验均不能反映海洋大气腐蚀损伤与交变载荷疲劳损伤的周期交替耦合作用。另一方面，目前为数不多的海洋大气环境腐蚀与疲劳载荷交替实验均是在实验室模拟环境下进行；每次实验能够模拟的海洋大气环境因素非常有限，难以充分反映复杂的真实海洋大气环境腐蚀作用。因此，针对上述问题，开发一种金属的真实海洋大气环境腐蚀损伤与交变载荷疲劳损伤周期交替的实验方法，对于更准确地研究飞机金属构件在海洋大气环境下服役时疲劳性能的退化行为、更精确地评估飞机金属构件的服役安全性，具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种金属的海洋大气环境腐蚀损伤与交变载荷疲劳损伤周期交替的实验方法，其能够充分反映真实海洋大气环境腐蚀损伤与交变载荷疲劳损伤的周期交替耦合作用，获得更真实可靠的具有重要参考和应用价值的海洋大气环境下飞机金属材料疲劳性能退化的相关基础数据。

本发明所述的一种金属的海洋大气环境腐蚀损伤与交变载荷疲劳损伤周期交替的实验方法，其包括如下步骤：

S1，将实验用原始金属材料加工成标准尺寸的疲劳试样，并测试获得其疲劳性能基本数据；

S2，将标准尺寸疲劳试样置于真实海洋大气环境下，进行户外暴露实验；基于不同的暴露时间，获得系列具有不同海洋大气环境腐蚀损伤度的试样，并测试获得其疲劳性能基本数据；

S3，针对腐蚀损伤试样，进行疲劳交变载荷加载实验，加载一定的循环次数后卸载，获得海洋大气腐蚀与疲劳加载交替耦合损伤的试样，并测试获得其疲劳性能基本数据，完成海洋大气环境腐蚀损伤与交变载荷疲劳损伤的一次周期交替实验；

S4，利用S3中获得的腐蚀与疲劳交替耦合损伤试样，放置于同等真实海洋大气环境下，进行户外暴露实验；重复S2和S3，完成海洋大气环境腐蚀损伤与交变载荷疲劳损伤的多次周期交替实验。

进一步，所述S1、S2和S3中测试获得其疲劳性能基本数据的实验均在模拟沿海机场环境的实验室条件下开展；