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金屬材料的腐蝕疲勞試驗

金屬材料的腐蝕疲勞是在交變應力和腐蝕介質的聯合作用下產生的,具體過程如下:


表面膜破壞


  • 金屬材料在空氣中或特定的介質環境中,其表面會自然形成一層氧化膜或鈍化膜,這層膜可以對金屬起到一定的保護作用,使其免受腐蝕介質的直接侵蝕。

  • 然而,當金屬受到交變應力作用時,在應力集中的部位,如材料的表面缺陷、劃痕、小孔以及內部的夾雜物等位置,會產生局部的塑性變形。這種變形會導致表面膜破裂,使金屬基體暴露在腐蝕介質中。


腐蝕介質作用


  • 一旦金屬基體暴露,腐蝕介質會迅速與金屬發生化學反應,在金屬表面形成腐蝕坑或微裂紋等缺陷。

  • 腐蝕介質中的某些成分,如氯離子、硫酸根離子等,可能會吸附在金屬表面,進一步破壞金屬的鈍化膜,加速腐蝕過程,使腐蝕坑和微裂紋不斷擴展和加深。


裂紋萌生與擴展


  • 在交變應力的持續作用下,金屬表面的腐蝕坑和微裂紋等缺陷處會產生應力集中現象。當應力集中達到一定程度時,在這些缺陷的尖端會形成局部的高應力區,使得金屬原子間的結合力減弱。

  • 同時,腐蝕介質會不斷侵蝕缺陷尖端的金屬,使其更容易發生斷裂,從而促使裂紋的萌生。隨著交變應力的繼續作用,裂紋會逐漸擴展并向金屬內部延伸。


材料性能下降與破壞


  • 隨著裂紋的不斷擴展,金屬材料的有效承載面積逐漸減小,導致材料所承受的實際應力不斷增加。

  • 同時,由于腐蝕作用使得裂紋尖端的金屬材料性能發生劣化,如強度降低、韌性下降等。在交變應力和腐蝕介質的共同作用下,裂紋擴展速度會越來越快,最終當裂紋擴展到一定程度時,金屬材料無法承受所施加的載荷,就會發生突然的斷裂破壞。


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