铝合金性能上有何特点?
铝合金密度低,但强度比较高,接近或超过优质钢,塑性好,可加工成各种型材,具有优良的导电性、导热性和抗蚀性,工业上广泛使用,使用量仅次于钢。一些铝合金可以采用热处理获得良好的机械性能,物理性能和抗腐蚀性能。硬铝合金属AI—Cu—Mg系,一般含有少量的Mn,可热处理强化.其特点是硬度大,但塑性较差。超硬铝属Al一Cu—Mg—Zn系,可热处理强化,是室温下强度最高的铝合金.但耐腐蚀性差,高温软化快。锻铝合金主要是Al—Zn—Mg—Si系合金,虽然加入元素种类多,但是含量少,因而具有优良的热塑性,适宜锻造,故又称锻造铝合金。\x0d\x0a【不同牌号铝合金的典型用途】\x0d\x0a合金典型用途\x0d\x0a1050食品、化学和酿造工业用挤压盘管,各种软管,烟花粉\x0d\x0a1060要求抗蚀性与成形性均高的场合,但对强度要求不高,化工设备是其典\x0d\x0a型用途\x0d\x0a1100用于加工需要有良好的成形性和高的抗蚀性但不要求有高强度的零件部\x0d\x0a件,例如化工产品、食品工业装置与贮存容器、薄板加工件、深拉或旋压凹形器皿、\x0d\x0a焊接零部件、热交换器、印刷板、铭牌、反光器具\x0d\x0a1145包装及绝热铝箔,热交换器\x0d\x0a1199电解电容器箔,光学反光沉积膜\x0d\x0a1350电线、导电绞线、汇流排、变压器带材\x0d\x0a2011螺钉及要求有良好切削性能的机械加工产品\x0d\x0a2014应用于要求高强度与硬度(包括高温)的场合。飞机重型、锻件、厚板\x0d\x0a和挤压材料,车轮与结构元件,多级火箭第一级燃料槽与航天器零件,卡车构架与\x0d\x0a悬挂系统零件\x0d\x0a2017是第一个获得工业应用的2XXX系合金,目前的应用范围较窄,主要为\x0d\x0a铆钉、通用机械零件、结构与运输工具结构件,螺旋桨与配件\x0d\x0a2024飞机结构、铆钉、导弹构件、卡车轮毂、螺旋桨元件及其他种种结构件\x0d\x0a2036汽车车身钣金件\x0d\x0a2048航空航天器结构件与兵器结构零件\x0d\x0a2124航空航天器结构件\x0d\x0a2218飞机发动机和柴油发动机活塞,飞机发动机汽缸头,喷气发动机叶轮和\x0d\x0a压缩机环\x0d\x0a2219航天火箭焊接氧化剂槽,超音速飞机蒙皮与结构零件,工作温度为-\x0d\x0a270~300摄氏度。焊接性好,断裂韧性高,T8状态有很高的抗应力腐蚀开裂能力\x0d\x0a2319焊拉2219合金的焊条和填充焊料\x0d\x0a2618模锻件与自由锻件。活塞和航空发动机零件\x0d\x0a2A01工作温度小于等于100摄氏度的结构铆钉\x0d\x0a2A02工作温度200~300摄氏度的涡轮喷气发动机的轴向压气机叶片\x0d\x0a2A06工作温度150~250摄氏度的飞机结构及工作温度125~250摄氏度的航空\x0d\x0a器结构铆钉\x0d\x0a2A10强度比2A01合金的高,用于制造工作温度小于等于100摄氏度的航空\x0d\x0a器结构铆钉\x0d\x0a2A11飞机的中等强度的结构件、螺旋桨叶片、交通运输工具与建筑结构件。\x0d\x0a航空器的中等强度的螺栓与铆钉\x0d\x0a2A12航空器蒙皮、隔框、翼肋、翼梁、铆钉等,建筑与交通运输工具结构件\x0d\x0a2A14形状复杂的自由锻件与模锻件\x0d\x0a2A16工作温度250~300摄氏度的航天航空器零件,在室温及高温下工作的焊\x0d\x0a接容器与气密座舱\x0d\x0a2A17工作温度225~250摄氏底的航空器零件\x0d\x0a2A50形状复杂的中等强度零件\x0d\x0a2A60航空器发动机压气机轮、导风轮、风扇、叶轮等\x0d\x0a2A70飞机蒙皮,航空器发动机活塞、导风轮、轮盘等\x0d\x0a2A80航空发动机压气机叶片、叶轮、活塞、涨圈及其他工作温度高的零件\x0d\x0a2A90航空发动机活塞\x0d\x0a3003用于加工需要有良好的成形性能、高的抗蚀性可焊性好的零件部件,或\x0d\x0a既要求有这些性能又需要有比1XXX系合金强度高的工作,如厨具、食物和化工\x0d\x0a产品处理与贮存装置,运输液体产品的槽、罐,以薄板加工的各种压力容器与管道\x0d\x0a3004全铝易拉罐罐身,要求有比3003合金更高强度的零部件,化工产品生产\x0d\x0a与贮存装置,薄板加工件,建筑加工件,建筑工具,各种灯具零部件\x0d\x0a3105房间隔断、档板、活动房板、檐槽和落水管,薄板成形加工件,瓶盖、\x0d\x0a瓶塞等\x0d\x0a3A21飞机油箱、油路导管、铆钉线材等;建筑材料与食品等工业装备等\x0d\x0a5005与3003合金相似,具有中等强度与良好的抗蚀性。用作导体、炊具、仪\x0d\x0a表板、壳与建筑装饰件。阳极氧化膜比3003合金上的氧化膜更加明亮,并与6063\x0d\x0a合金的色调协调一致\x0d\x0a5050薄板可作为致冷机与冰箱的内衬板,汽车气管、油管与农业灌溉管;也\x0d\x0a可加工厚板、管材、棒材、异形材和线材等\x0d\x0a5052此合金有良好的成形加工性能、抗蚀性、可烛性、疲劳强度与中等的静\x0d\x0a态强度,用于制造飞机油箱、油管,以及交通车辆、船舶的钣金件,仪表、街灯支\x0d\x0a架与铆钉、五金制品等\x0d\x0a5056镁合金与电缆护套铆钉、拉链、钉子等;包铝的线材广泛用于加工农业\x0d\x0a捕虫器罩,以及需要有高抗蚀性的其他场合\x0d\x0a5083用于需要有高的抗蚀性、良好的可焊性和中等强度的场合,诸如舰艇、\x0d\x0a汽车和飞机板焊接件;需严格防火的压力容器、致冷装置、电视塔、钻探设备、交\x0d\x0a通运输设备、导弹元件、装甲等\x0d\x0a5086用于需要有高的抗蚀性、良好的可焊性和中等强度的场合,例如舰艇、\x0d\x0a汽车、飞机、低温设备、电视塔、钻井装置、运输设备、导弹零部件与甲板等\x0d\x0a5154焊接结构、贮槽、压力容器、船舶结构与海上设施、运输槽罐\x0d\x0a5182薄板用于加工易拉罐盖,汽车车身板、操纵盘、加强件、托架等零部件\x0d\x0a5252用于制造有较高强度的装饰件,如汽车等的装饰性零部件。在阳极氧化\x0d\x0a后具有光亮透明的氧化膜\x0d\x0a5254过氧化氢及其他化工产品容器\x0d\x0a5356焊接镁含量大于3%的铝-镁合金焊条及焊丝\x0d\x0a5454焊接结构,压力容器,海洋设施管道\x0d\x0a5456装甲板、高强度焊接结构、贮槽、压力容器、船舶材料\x0d\x0a5457经抛光与阳极氧化处理的汽车及其他装备的装饰件\x0d\x0a5652过氧化氢及其他化工产品贮存容器\x0d\x0a5657经抛光与阳极氧化处理的汽车及其他装备的装饰件,但在任何情况下必\x0d\x0a须确保材料具有细的晶粒组织\x0d\x0a5A02飞机油箱与导管,焊丝,铆钉,船舶结构件\x0d\x0a5A03中等强度焊接结构,冷冲压零件,焊接容器,焊丝,可用来代替5A02\x0d\x0a合金\x0d\x0a5A05焊接结构件,飞机蒙皮骨架\x0d\x0a5A06焊接结构,冷模锻零件,焊拉容器受力零件,飞机蒙皮骨部件\x0d\x0a5A12焊接结构件,防弹甲板\x0d\x0a6005挤压型材与管材,用于要求强高大于6063合金的结构件,如梯子、电视\x0d\x0a天线等\x0d\x0a6009汽车车身板\x0d\x0a6010薄板:汽车车身\x0d\x0a6061要求有一定强度、可焊性与抗蚀性高的各种工业结构性,如制造卡车、\x0d\x0a塔式建筑、船舶、电车、家具、机械零件、精密加工等用的管、棒、形材、板材\x0d\x0a6063建筑型材,灌溉管材以及供车辆、台架、家具、栏栅等用的挤压材料\x0d\x0a6066锻件及焊接结构挤压材料\x0d\x0a6070重载焊接结构与汽车工业用的挤压材料与管材\x0d\x0a6101公共汽车用高强度棒材、电导体与散热器材等\x0d\x0a6151用于模锻曲轴零件、机器零件与生产轧制环,供既要求有良好的可锻性\x0d\x0a能、高的强度,又要有良好抗蚀性之用\x0d\x0a6201高强度导电棒材与线材\x0d\x0a6205厚板、踏板与耐高冲击的挤压件\x0d\x0a6262要求抗蚀性优于2011和2017合金的有螺纹的高应力零件\x0d\x0a6351车辆的挤压结构件,水、石油等的输送管道\x0d\x0a6463建筑与各种器具型材,以及经阳极氧化处理后有明亮表面的汽车装饰件\x0d\x0a6A02飞机发动机零件,形状复杂的锻件与模锻件\x0d\x0a7005挤压材料,用于制造既要有高的强度又要有高的断裂韧性的焊接结构,\x0d\x0a如交通运输车辆的桁架、杆件、容器;大型热交换器,以及焊接后不能进行固熔处\x0d\x0a理的部件;还可用于制造体育器材如网球拍与垒球棒\x0d\x0a7039冷冻容器、低温器械与贮存箱,消防压力器材,军用器材、装甲板、导\x0d\x0a弹装置\x0d\x0a7049用于锻造静态强度与7079-T6合金的相同而又要求有高的抗应力腐蚀开\x0d\x0a裂勇力的零件,如飞机与导弹零件——起落架液压缸和挤压件。零件的疲劳性能大\x0d\x0a致与7075-T6合金的相等,而韧性稍高\x0d\x0a7050飞机结构件用中厚板、挤压件、自由锻件与模锻件。制造这类零件对合\x0d\x0a金的要求是:抗剥落腐蚀、应力腐蚀开裂能力、断裂韧性与抗疲劳性能都高\x0d\x0a7072空调器铝箔与特薄带材;2219、3003、3004、5050、5052、5154、6061、\x0d\x0a7075、7475、7178合金板材与管材的包覆层\x0d\x0a7075用于制造飞机结构及期货他要求强度高、抗腐蚀性能强的高应力结构件、\x0d\x0a模具制造\x0d\x0a7175用于锻造航空器用的高强度结构性。T736材料有良好的综合性能,即强\x0d\x0a度、抗剥落腐蚀与抗应力腐蚀开裂性能、断裂韧性、疲劳强度都高\x0d\x0a7178供制造航空航天器的要求抗压屈服强度高的零部件\x0d\x0a7475机身用的包铝的与未包铝的板材,机翼骨架、桁条等。其他既要有高的\x0d\x0a强度又要有高的断裂韧性的零部件\x0d\x0a7A04飞机蒙皮、螺钉、以及受力构件如大梁桁条、隔框、翼肋、起落架等\x0d\x0a望采纳,O(∩_∩)O谢谢~
1、结构改变法
例如制造各种耐腐蚀的合金,如在普通钢铁中加入铬、镍等制成不锈钢。
2、保护层法
在金属表面覆盖保护层,使金属制品与周围腐蚀介质隔离,从而防止腐蚀。如:
(1)在钢铁制件表面涂上机油、凡士林、油漆或覆盖搪瓷、塑料等耐腐蚀的非金属材料。
(2)用电镀、热镀、喷镀等方法,在钢铁表面镀上一层不易被腐蚀的金属,如锌、锡、铬、镍等。这些金属常因氧化而形成一层致密的氧化物薄膜,从而阻挡水和空气等对钢铁的腐蚀。
(3)用化学方法使钢铁表面生成一层细密稳定的氧化膜。如在机器零件、枪炮等钢铁制件表面形成一层细密的黑色四氧化三铁薄膜等。
3、处理腐蚀介质
消除腐蚀介质,如经常揩净金属器材、在精密仪器中放置干燥剂或在腐蚀介质中加入少量能减慢腐蚀速度的缓蚀剂等。
扩展资料
铝合金应用领域
各种飞机都以铝合金作为主要结构材料。飞机上的蒙皮、梁、肋、桁条、隔框和起落架都可以用铝合金制造。飞机依用途的不同,铝的用量也不一样。着重于经济效益的民用机因铝合金价格便宜而大量采用,如波音767客机采用的铝合金约占机体结构重量 81%。
军用飞机因要求有良好的作战性能而相对地减少铝的用量,如最大飞行速度为马赫数 2.5的F-15高性能战斗机仅使用35.5%铝合金。有些铝合金有良好的低温性能,在-183~-253℃下不冷脆,可在液氢和液氧环境下工作,它与浓硝酸和偏二甲肼不起化学反应,具有良好的焊接性能,因而是制造液体火箭的好材料。
发射“阿波罗”号飞船的“土星” 5号运载火箭各级的燃料箱、氧化剂箱、箱间段、级间段、尾段和仪器舱都用铝合金制造。
航天飞机的乘员舱、前机身、中机身、后机身、垂尾、襟翼、升降副翼和水平尾翼都是用铝合金制做的。各种人造地球卫星和空间探测器的主要结构材料也都是铝合金。
参考资料来源:百度百科-铝合金
参考资料来源:百度百科-防腐
金属与它所处的环境介质之间发生化学、电化学或物理作用,引起金属的变质和变坏。
从热力学的观点出发,除了极少数贵金属(Au、Pt等)外,一般金属发生腐蚀都是一个自发过程。
针对金属腐蚀的原因采取适当的方法防止金属腐蚀,常用的方法有:
1、结构改变法
例如制造各种耐腐蚀的合金,如在普通钢铁中加入铬、镍等制成不锈钢。
2、保护层法
在金属表面覆盖保护层,使金属制品与周围腐蚀介质隔离,从而防止腐蚀。如:
(1)在钢铁制件表面涂上机油、凡士林、油漆或覆盖搪瓷、塑料等耐腐蚀的非金属材料。
(2)用电镀、热镀、喷镀等方法,在钢铁表面镀上一层不易被腐蚀的金属,如锌、锡、铬、镍等。这些金属常因氧化而形成一层致密的氧化物薄膜,从而阻挡水和空气等对钢铁的腐蚀。
(3)用化学方法使钢铁表面生成一层细密稳定的氧化膜。如在机器零件、枪炮等钢铁制件表面形成一层细密的黑色四氧化三铁薄膜等。
3、电化学保护法
利用原电池原理对金属进行保护,设法消除引起电化腐蚀的原电池反应。电化学保护法分为阳极保护和阴极保护两大类,应用较多的是阴极保护法。
扩展资料铝合金的物理特性:
铝合金密度低,但强度比较高,接近或超过优质钢,塑性好,可加工成各种型材,具有优良的导电性、导热性和抗蚀性,工业上广泛使用,使用量仅次于钢。
一些铝合金可以采用热处理获得良好的机械性能、物理性能和抗腐蚀性能。硬铝合金属AI—Cu—Mg系,一般含有少量的Mn,可热处理强化.其特点是硬度大,但塑性较差。
超硬铝属Al一Cu—Mg—Zn系,可热处理强化,是室温下强度最高的铝合金,但耐腐蚀性差,高温软化快。锻铝合金主要是Al—Zn—Mg—Si系合金,虽然加入元素种类多,但是含量少,因而具有优良的热塑性,适宜锻造,故又称锻造铝合金。
参考资料来源:百度百科-防腐
参考资料来源:百度百科-铝合金
(1)环境因素 影响铝合金应力腐蚀的环境因素主要有:离子种类、离子浓度、溶液 pH 值、氧气及其它气体、缓蚀剂、环境温度、环境压力等。 在研究了在不同大气环境中2A12 和7A04两种铝合金的应力腐蚀情况,发现铝合金在不同环境中应力腐蚀敏感性不同,在海洋环境中较为敏感。海洋环境中含有大量盐分,Cl- 会穿过铝合金表面的保护膜进入内部,对其产生腐蚀。 实验表明,当HNO3溶液的质量浓度在 20%~40%之间时,铝合金的腐蚀加剧,在浓度为35%左右时铝合金腐蚀速率达到最高点。而在浓HNO3溶液中,铝合金的应力腐蚀并不明显,出现这种现象的原因是由于在铝合金表面形成了一层致密的氧化膜,阻止了HNO3 的进一步腐蚀。
(2)冶金因素 冶金因素主要包括铸造方式、加工方式和热处金应力腐蚀的影响,发现阴极极化使铝合金应力腐蚀敏感性增大,摩擦搅拌焊接的应力腐蚀敏感性比熔焊的低。 一般认为经适当处理的6061-T6和3004铝合金不会出现 SCC。冶金因素的不同改变了铝合金表面膜的类型,并造成铝合金内部组织的不同和晶体结构的变化,从而影响了铝合金的电化学行为和力学行为,导致铝合金应力腐蚀敏感性不同。
(3)应力因素 应力因素主要包括载荷类型、载荷大小、加载方向、加载速度等。就SCC而言,应力方向必须与晶界相垂直,以便能够使其分离。产生应力腐蚀的关键因素之一就是要有应力作用。而不同的应力作用会产生不同的效果,交变应力和环境共同作用产生腐蚀疲劳,它和固定应力产生的应力腐蚀破裂通常有明显区别。通常腐蚀疲劳比应力腐蚀产生的后果更严重。此外,加载速度的不同也会影响铝合金应力腐蚀的敏感性。
一、性质不同
1、应力腐蚀:材料、机械零件或构件在静应力(主要是拉应力)和腐蚀的共同作用下产生的失效现象。
2、晶间腐蚀:是局部腐蚀的一种。沿着金属晶粒间的分界面向内部扩展的腐蚀。
二、出现情况不同
1、应力腐蚀:常出现于锅炉用钢、黄铜、高强度铝合金和不锈钢中,凝汽器管、矿山用钢索、飞机紧急刹车用高压气瓶内壁等所产生的应力腐蚀也很显著。
2、晶间腐蚀:出现于黄铜、硬铝合金和一些不锈钢、镍基合金中。
三、原理不同
1、应力腐蚀:应力腐蚀是指在拉应力作用下,金属在腐蚀介质中引起的破坏。这种腐蚀一般均穿过晶粒,即所谓穿晶腐蚀。应力腐蚀由残余或外加应力导致的应变和腐蚀联合作用产生的材料破坏过程。应力腐蚀导致材料的断裂称为应力腐蚀断裂。
2、晶间腐蚀:产生晶间腐蚀的不锈钢,当受到应力作用时,即会沿晶界断裂、强度几乎完全消失,这是不锈钢的一种最危险的破坏形式。晶间腐蚀可以分别产生在焊接接头的热影响区(HAZ)、焊缝或熔合线上,在熔合线上产生的晶间腐蚀又称刀线腐蚀(KLA)。
参考资料来源:百度百科-应力腐蚀
参考资料来源:百度百科-晶间腐蚀
超硬铝合金是一种比较昂贵的合金,在工业行业是非常需要的资源,超硬铝合金的性能是非常的出色的,在热加工处理下面,超硬铝合金的强度会大大的增强,而且超硬铝合金有很好的塑性,可以用来制造非常多的东西。超硬铝合金在市场上的价格是比较的多样的。下面小编就来给大家介绍一下超硬铝合金在市场上的价格情况是什么样的,还有就是超硬铝合金的种类有哪些。
超硬铝合金的价格
超硬铝合金在市场上的价格是27元到58元/千克。(价格来源网络,仅供参考。)
超硬铝合金的种类
7005 挤压材料,用于制造既要有高的强度又要有高的断裂韧性的焊接结构,如交通运输车辆的桁架、杆件、容器大型热交换器,以及焊接后不能进行固熔处理的部件还可用于制造体育器材如网球拍与垒球棒
7039 冷冻容器、低温器械与贮存箱,消防压力器材,军用器材、装甲板、导弹装置
7049 用于锻造静态强度与7079-T6合金的相同而又要求有高的抗应力腐蚀开裂勇力的零件,如飞机与导弹零件——起落架液压缸和挤压件。零件的疲劳性能大致与7075-T6合金的相等,而韧性稍高
7050 飞机结构件用中厚板、挤压件、自由锻件与模锻件。制造这类零件对合金的要求是:抗剥落腐蚀、应力腐蚀开裂能力、断裂韧性与抗疲劳性能都高
7072 空调器铝箔与特薄带材2219、3003、3004、5050、5052、5154、6061、7075、7475、7178合金板材与管材的包覆层
7075 用于制造飞机结构及期货 他要求强度高、抗腐蚀性能强的高应力结构件、模具制造
7175 用于锻造航空器用的高强度结构性。T736材料有良好的综合性能,即强度、抗剥落腐蚀与抗应力腐蚀开裂性能、断裂韧性、疲劳强度都高
7178 供制造航空航天器的要求抗压屈服强度高的零部件
7475 机身用的包铝的与未包铝的板材,机翼骨架、桁条等。其他既要有高的强度又要有高的断裂韧性的零部件
7A04 飞机蒙皮、螺钉、以及受力构件如大梁桁条、隔框、翼肋、起落架等
超硬铝合金的特点
超硬铝合金的缺点是抗应力腐蚀性能和断裂韧性较低,耐热性不好,通常工作在120℃以下。为了改善耐蚀性,可对板材制品包覆LBl合金,不包铝的型材和锻件可进行阳极氧化处理。为了提高抗应力腐蚀和断裂韧性,可以进行分级时效处理,但要损失部分强度。
超硬铝合金有什么样的特点,以及超硬铝合金的种类有哪些,还有就是超硬铝合金的价格情况是什么样的,这些小编都已经在上文中给大家做了详细的介绍了。超硬铝合金所使用的行业都是一些有比较高的技术价值的行业,而且超硬铝合金在使用的时候往往都是非常的严谨的。航天以及航空行业中超硬铝合金是一个必备的存在,希望上文有关于超硬铝合金的内容对于大家有所帮助。
铝合金的抗腐蚀能力不强,容易沾染污迹。
因此,铝合金零件通常要进行特殊的氧化处理,从而获得具有耐蚀、耐磨等良好性能的人工膜。
常用的氧化处理方法有以下五种:
阳极氧化法
化学氧化法
微弧氧化法
稀土转化膜法
激光熔覆法
除了氧化处理还可以加涂层,方法有:
化学镀处理
热喷涂处理
铝合金防腐涂料的选择及发展趋势
铝合金零件的自身优点是其比重小、导电导热能力强、力学性能优异、可加工性好等,但其自身形成的氧化膜难以抵抗应用环境的腐蚀,必须通过恰当的表面处理来提高其耐蚀性能。
一、应力腐蚀断裂的基本概念和特点
构件不受应力作用,单纯受化学作用的现象称为腐蚀。构件长时间受介质的腐蚀剥离,使其断面不断削弱最后导致断裂称为腐蚀破坏。所谓应力腐蚀就是构件在拉应力(或残余拉应力)和腐蚀介质联合作用下,由构件中的初始裂纹逐步扩展到临界裂纹而最后导致破坏的现象。
试验表明:含裂纹的材料处于腐蚀介质中,如果应力强度因子低于该材料的断裂韧度,经过一段时间后,裂纹仍可能发生失稳扩展并导致断裂。应力腐蚀过程中裂纹尺寸随时间的变化情况如图6-4所示。
图6-4 应力腐蚀过程中裂纹尺寸与时间的关系
在开始一段时间ti内,裂纹尺寸保持不变,即没有扩展。随后裂纹即开始缓慢扩展,尺寸逐渐增大,最后裂纹扩展加速并导致裂纹体最终断裂破坏。如用tf表示由加载开始到出现失稳扩展的总时间,则tf-ti为裂纹在腐蚀介质条件下缓慢扩展的时间,它与外载荷及KⅠ的大小有关,KⅠ愈高,tf愈短。KⅠ愈低,tf愈长;裂纹扩展也就愈慢。当KⅠ值低于某一临界值时,裂纹扩展变得极其缓慢,要经过很长的时间才会发生失稳扩展。这一临界值称为应力腐蚀的断裂韧度,用KⅠSCC表示(Stress Corrosion Cracking)。材料应力腐蚀的断裂韧度KⅠSCC可用恒定载荷法测得。
应力腐蚀断裂即不同于单纯的机械疲劳断裂(与环境因素有关),也不同于单纯的化学腐蚀作用所造成的晶间裂纹(与载荷作用有关)。而是一种由化学环境诱发的裂纹的缓慢扩展,即裂纹处于适当的化学腐蚀环境中,在失稳扩展前裂纹的扩展很缓慢——裂纹的亚临界扩展或静疲劳。
应力腐蚀断裂发生在有外力作用的情况下,其应力强度因子要低于裂纹材料的平面应变断裂韧度,但又高于材料的应力腐蚀断裂韧度,即:KⅠSCC<KⅠ<KⅠC。
研究应力腐蚀断裂具有十分重要的意义,航空航天工程、海洋钻探工程、造船工程等一切在介质中受力的构件都受到应力腐蚀的作用造成应力腐蚀破坏。如海上钻探时,钻杆、钻具由于长时间浸泡在海水中,因应力腐蚀而破坏。近30年来,地质材料的应力腐蚀问题的研究也显得异常活跃。用应力腐蚀断裂可解释脆性岩石在常温下的蠕变:常温下岩石的蠕变实际上是微裂纹在开裂过程中体积应变的非线性增大,这一现象可能与周围环境的化学腐蚀作用有关,使得这些裂纹发生亚临界扩展。试验表明,饱和水的花岗岩试样在稳定蠕变阶段(单压)体积应变率远高于干燥试样,据此可推算出花岗岩在水的应力腐蚀条件下1000年后强度将降低50%。
钻探过程中化学泥浆的作用在井底造成一个适宜的腐蚀环境,使岩石“软化”从而提高钻进效率。此外,应力腐蚀断裂在地质矿床成因理论分析和地下水诱发地震中也得到了应用。
二、应力腐蚀断裂机理
应力腐蚀过程是一种与应力有关的化学过程。应力的作用增加了化学反应的活化能,使流体介质与裂纹表面材料之间的化学反应过程加速。而化学腐蚀环境的存在又降低了形成新的裂纹表面所需要的能量。因此两者相互作用的结果,使先存于材料内的裂纹在较低的应力强度因子作用下即可缓慢扩展,并在其尺寸达到某一临界值后发生快速失稳扩展。
应力腐蚀断裂进程的因素有两个,一个是化学反应速度;另一个是裂纹尖端处化学反应生成物的迁移扩散速度。
当应力腐蚀裂纹前端的应力强度因子KⅠ>KⅠSCC时,裂纹就会随时间增大而增大。单位时间内裂纹由于应力腐蚀的扩展量称为应力腐蚀裂纹扩展速率,用da/dt表示,显然,da/dt=f(KⅠ)。其中f(KⅠ)有不同的表达式,如:
岩石断裂与损伤
式中:V、C为材料参数,将上式用对数表示为
岩石断裂与损伤
式中:A、n是由试验确定的常数,n称为应力腐蚀指数,n越大,表示对应力腐蚀愈敏感,典型的da/dt-KⅠ曲线如图6-5所示,可将其分为三个阶段。
Ⅰ:有一KⅠ下限值,当应力强度因子低于该值时,由于裂纹扩展太慢,在有限时间内无法测出da/dt。一般取da/dt=10-8cm/s(30天扩展0.26mm)时的应力强度因子作为KⅠSCC,当KⅠ超过KⅠSCC时,裂纹即突然加速扩展。
图6-5 应力腐蚀断裂的三个阶段
Ⅱ:与KⅠ平行的直线,表明da/dt与KⅠ无关,裂纹扩展主要由化学过程起控制作用。
Ⅲ:裂纹长度接近脆性断裂时的临界尺寸,是化学腐蚀与机械破坏联合作用的结果。此时,da/dt随KⅠ增加而增加,在KⅠ=KⅠC时,达到最大值。
需要说明的是:上述曲线为多种金属和合金材料试验所证实,但铝合金无第Ⅱ阶段,纯铝在一定条件下无第Ⅲ阶段,岩石材料第Ⅱ阶段不明显。
测定da/dt的方法一般有:双扭转试验法、双悬臂梁试验法、常规三点弯曲试验法及其脆性断裂的统计方法。
材料的应力腐蚀断裂韧度KⅠSCC受介质、材料化学成分、组织和性能的影响,此外pH值、温度也会产生影响,对于具体问题,最好进行实测,如果应用手册中的KⅠSCC数值,必须注意其条件是否相同。
三、应力腐蚀扩展速率的影响因素
影响应力腐蚀扩展速率的因素很多,一般有以下几个方面。
1.水对岩石应力腐蚀断裂的影响
图6-6是灰岩在水中和空气中的da/dt-KⅠ曲线,从图中比较可见:KⅠ=KⅠC时,da/dt=100mm/min。当KⅠ=2.75dyn/mm3/2时,(da/dt)水=1000(da/dt)空气。
图6-6 灰岩在水中和空气中的da/dt-KⅠ曲线
图6-7、图6-8分别为安山岩(玄武岩)、花岗岩在潮湿和干燥空气中的ln(da/dt)-lnKⅠ曲线。从图中可以看出:不同介质对同一材料的应力腐蚀影响不同,水是腐蚀性很强的介质。空气中水气相对湿度增加,应力腐蚀扩展速率增大。对于钢材,按照水蒸气、水、盐类溶液、H2和H2S顺序,应力腐蚀扩展速率相应增大。
图6-7 安山岩在潮湿和干燥空气中的ln(da/dt)lnKⅠ曲线
图6-8 花岗岩在潮湿和干燥空气中的ln(da/dt)lnKⅠ曲线(据Laitai et al.,1986)
2.各向异性的影响
Henry等人用具有明显节理面的大理岩试样进行研究,图6-9为大理岩在饱和碳酸钙水溶液腐蚀介质中的da/dt-KⅠ曲线。由实验结果可以看出:平行于节理面内的裂纹最易发生应力腐蚀,并在较低的KⅠ下就可达到较高的da/dt。其他两个方向的裂纹则扩展缓慢。
图6-9 大理岩在饱和碳酸钙水溶液腐蚀介质中的da/dt-KⅠ曲线
3.材料的强度水平显著地影响着它对应力腐蚀的敏感性
图6-10所示为4340钢在海水中的KⅠSCC、KⅠC与σs关系曲线,从图中可以看出:当屈服强度σs>954MPa时KⅠSCC数值急剧下降;当σs>1272MPa时变化缓慢。
4.介质黏性的影响
由图6-11可见,黏度η越高,化学反应生成物的迁移速度越低,流体进入裂纹尖端的阻力也就越大,故da/dt下降。
5.温度的影响
温度升高,应力腐蚀扩展速率增大,图6-12中为人造石英和铝合金试样应力腐蚀扩展速率与温度变化的关系图。从图中可以看出,当温度升高时,一方面使流体黏性降低,有助于化学反应物的迁移;另一方面使化学反应加剧,所以应力腐蚀扩展速率da/dt上升。
图6-10 4340钢在海水中的KⅠSCC、KⅠC与σs关系曲线
图6-11 黏度对da/dt的影响
图6-12 温度对da/dt的影响
铝合金:密度低,但强度比较高,接近或超过优质钢。
不锈钢:焊接性好、耐腐蚀性强。绝大多数不锈钢制品要求耐腐蚀性能好。
2、硬度方面:不锈钢密度低,但强度较高,接近钢,塑性好。不锈钢是镍铬合金,硬度比铝合金高。
3、耐高温性能:不锈钢可耐高温,熔点在1200--1500度,铝合金无法承受太高的温度,熔点在500--800度。
4、表面处理方面:
不锈钢表面处理有表面光亮处理、表面白化处理、表面着色处理。铝合金处理包括电泳、喷涂、阳极氧化等。
5、工业应用方面:
不锈钢具有耐热、抗氧化性、很好的成形性能和良好的焊接性,可作为超高强度的材料在核工业、航空和航天工业中应用;铝合金用于加工需要有良好的成形性但不要求有高强度的零件部件,例如化工产品、食品工业装置与贮存容器、印刷板、铭牌、反光器具等。
铝合金 【概述】以铝为基的合金总称。主要合金元素有铜、硅、镁、锌、锰,次要合金元素有镍、铁、钛、铬、锂等。
铝合金密度低,但强度比较高,接近或超过优质钢,塑性好,可加工成各种型材,具有优良的导电性、导热性和抗蚀性,工业上广泛使用,使用量仅次于钢。
铝合金分两大类:铸造铝合金,在铸态下使用;变形铝合金,能承受压力加工,力学性能高于铸态。可加工成各种形态、规格的铝合金材。主要用于制造航空器材、日常生活用品、建筑用门窗等。
铝合金按加工方法可以分为变形铝合金和铸造铝合金。变形铝合金又分为不可热处理强化型铝合金和可热处理强化型铝合金。不可热处理强化型不能通过热处理来提高机械性能,只能通过冷加工变形来实现强化,它主要包括高纯铝、工业高纯铝、工业纯铝以及防锈铝等。可热处理强化型铝合金可以通过淬火和时效等热处理手段来提高机械性能,它可分为硬铝、锻铝、超硬铝和特殊铝合金等。
一些铝合金可以采用热处理获得良好的机械性能,物理性能和抗腐蚀性能。
铸造铝合金按化学成分可分为铝硅合金,铝铜合金,铝镁合金,铝锌合金和铝稀土合金,其中铝硅合金又有简单铝硅合金(不能热处理强化,力学性能较低,铸造性能好),特殊铝硅合金(可热处理强化,力学性能较高,铸造性能良好),
2一、不锈钢简介所有金属都和大气中的氧气进行反应,在表面形成氧化膜。不幸的是,在普通碳钢上形成的氧化铁继续进行氧化,使锈蚀不断扩大,最终形成孔洞。可以利用油漆或耐氧化的金属(例如,锌,镍和铬)进行电镀来保证碳钢表面,但是,正如人们所知道的那样,这种保护仅是一种薄膜。如果保护层被破坏,下面的钢便开始锈蚀
铬是使不锈钢获得耐蚀性的基本元素,当钢中含铬量达到12%左右时,铬与腐蚀介质中的氧作用,在钢表面形成一层很薄的氧化膜( 自钝化膜),可阻止钢的基体进一步腐蚀。除铬外,常用的合金元素还有镍、钼、钛、铌、铜、氮等,以满足各种用途对不锈钢组织和性能的要求。
不锈钢通常按基体组织分为:
1、铁素体不锈钢。含铬12%~30%。其耐蚀性、韧性和可焊性随含铬量的增加而提高 , 耐氯化物应力腐蚀性能优于其他种类不锈钢。
2、奥氏体不锈钢。含铬大于18%,还含有 8%左右的镍及少量钼、钛、氮等元素。综合性能好,可耐多种介质腐蚀。
3、奥氏体 - 铁素体双相不锈钢。兼有奥氏体和铁素体不锈钢的优点,并具有超塑性。
4、马氏体不锈钢。强度高,但塑性和可焊性较差。008年北京奥运会火炬“祥云”的材质就是铝合金。
具体哪个更好,要看你用在什么方面,你可以根据不同的需要来选择材料
望采纳!