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电偶效应对与30CrMnSiA钢耦合的7B04铝合金当量折算系数的影响

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航空学报 2017年第12期38卷 314-323页

作者：陈跃良赵红君卞贵学张勇海军航空工程学院青岛校区青岛266041

借助动电位极化技术分别测得不同浓度NaCl溶液和水介质中7B04铝合金和30CrMnSiA钢的极化曲线。采用数值模拟与电化学实验相结合的方法,计算得到不同阴阳极面积比下、不同浓度NaCl溶液中7B04铝合金和30CrMnSiA钢的电偶电流。借助扫描电... 详细信息

借助动电位极化技术分别测得不同浓度NaCl溶液和水介质中7B04铝合金和30CrMnSiA钢的极化曲线。采用数值模拟与电化学实验相结合的方法,计算得到不同阴阳极面积比下、不同浓度NaCl溶液中7B04铝合金和30CrMnSiA钢的电偶电流。借助扫描电镜观察耦合前后7B04铝合金和30CrMnSiA钢试样腐蚀后的微观形貌。基于当量折算法的原理,以极化曲线作为边界条件建立数学模型,折算出多种阴阳极面积比下与30CrMnSiA钢耦合后的7B04铝合金在不同浓度NaCl溶液与水介质中的当量折算系数。结果表明,Cl-浓度和阴极面积的增加均会加剧电偶腐蚀,相较而言,阴阳极面积比的影响更为强烈。与30CrMnSiA钢耦合后,7B04铝合金加速腐蚀,在不同浓度NaCl溶液与水介质中的当量折算系数均出现不同程度的减小。

关键词： 7B04铝合金 30CrMnSiA钢电偶腐蚀电化学性能数值模拟当量折算系数

腐蚀和疲劳交替作用下飞机铝合金疲劳性能及断裂机理研究

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机械工程学报 2012年第20期48卷 70-76页

作者：陈跃良卞贵学衣林张勇海军航空工程学院青岛分院青岛266041 海军航空工程学院研究生队烟台246001

对LY12-CZ铝合金试验件进行腐蚀和疲劳的交替试验研究,分析'腐蚀+疲劳'和'疲劳+腐蚀+疲劳'两种方式下不同的腐蚀时间及不同的温度对试验件疲劳性能的影响及疲劳断裂特性差异。对试验结果的分析处理表明,同样腐蚀条件下'疲劳+腐蚀+疲劳'... 详细信息

对LY12-CZ铝合金试验件进行腐蚀和疲劳的交替试验研究,分析'腐蚀+疲劳'和'疲劳+腐蚀+疲劳'两种方式下不同的腐蚀时间及不同的温度对试验件疲劳性能的影响及疲劳断裂特性差异。对试验结果的分析处理表明,同样腐蚀条件下'疲劳+腐蚀+疲劳'较'腐蚀+疲劳'方式的试验件疲劳寿命有所增加,而且增加幅度随着预疲劳寿命的增加而降低。腐蚀钝化疲劳过程中产生的微裂纹及挤入/挤出是疲劳寿命增加的原因。在腐蚀较轻状况下,腐蚀过程的钝化有着修复疲劳微损伤的功能,在腐蚀较为严重情况下(如腐蚀时间为40 h、温度为60℃),同时也产生大量腐蚀坑缺陷成为疲劳裂纹源,使得试验件疲劳寿命增加不明显,疲劳与腐蚀交替作用的先后顺序对试验件疲劳寿命的影响无差别。

关键词：铝合金腐蚀坑疲劳腐蚀损伤断裂

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钛-钢螺栓搭接件涂层腐蚀失效分析及影响

航空学报 2016年第11期37卷 3528-3534页

作者：陈跃良王晨光张勇卞贵学海军航空工程学院青岛校区青岛266041

涂层是飞机的主要防腐体系,涂层局部破损失效后往往对其他完好区域产生影响,但有些位置比较隐蔽难于发现,给飞行安全带来了隐患。模拟飞机服役环境,对钛-钢螺栓搭接件进行腐蚀试验,基于电偶腐蚀数学模型,选取相应的边界条件,用有限元法... 详细信息

涂层是飞机的主要防腐体系,涂层局部破损失效后往往对其他完好区域产生影响,但有些位置比较隐蔽难于发现,给飞行安全带来了隐患。模拟飞机服役环境,对钛-钢螺栓搭接件进行腐蚀试验,基于电偶腐蚀数学模型,选取相应的边界条件,用有限元法分析了搭接件表面涂层失效原因及影响。结果表明,涂层失效过程分三个阶段,电偶腐蚀效应使搭接件周围形成电场,在电势梯度作用下,Cl-发生定向加速移动,导致电渗起泡。随着涂层失效面积的增加,阴、阳极面积比例不断变小,阳极腐蚀得到减轻;最大腐蚀电流密度的位置发生变化,数值变小,降低了发生点蚀的风险。通过对搭接结构周围溶液腐蚀电场的计算,可以预测涂层失效区域,为飞机涂层体系的维护保养提供技术支持。

关键词：搭接件涂层失效电渗起泡电偶腐蚀数值计算

CF8611/AC531复合材料的电化学特性及其与7B04-T74铝合金的电偶腐蚀仿真

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材料导报 2018年第16期32卷 2889-2896页

作者：陈跃良王安东卞贵学张勇海军航空大学青岛校区青岛266041

本工作设计了CF8611/AC531复合材料的正面(FS)试件和侧面(SS)试件及其在3.5%NaCl+12.5%Cu2SO4电解液中的极化试验。借助电化学工作站、扫描电镜和能谱仪等设备,测量了CF8611/AC531复合材料、7B04-T74铝合金在不同环境条件下的极化曲线... 详细信息

本工作设计了CF8611/AC531复合材料的正面(FS)试件和侧面(SS)试件及其在3.5%NaCl+12.5%Cu2SO4电解液中的极化试验。借助电化学工作站、扫描电镜和能谱仪等设备,测量了CF8611/AC531复合材料、7B04-T74铝合金在不同环境条件下的极化曲线及二者的电偶腐蚀参量,观察了极化前后CF8611/AC531复合材料、电偶腐蚀后7B04-T74铝合金的微观形貌,分析了FS试件在含Cu^(2+)电解液中极化后表面的物质成分。基于稳态腐蚀场和参数化扫描技术,使用Comsol软件建立了在磨损状态下CF8611/AC531复合材料与7B04-T74铝合金的电偶腐蚀动态模型。结果表明:CF8611/AC531复合材料性能稳定,但原始加工表面存在碳纤维裸露缺陷;阴极反应速率与碳纤维裸露面积密切相关,根据试验结果划分了复合材料表面的活性阴极区和惰性阴极区;在电偶腐蚀中,7B04-T74铝合金的主要腐蚀形式为点蚀,未见复合材料失效;建立的电偶腐蚀模型有效、可用,总电偶电流与碳纤维裸露面积呈正线性相关,关系式为Ig=(2.794 1S+62.994)×10^(-7) A;当SFS∶SSS=5.53∶1时,FS试件和SS试件对7B04-T74铝合金试件的电偶效应相同。

关键词：复合材料电化学铝合金电偶腐蚀仿真

海洋环境下G827/3234复合材料老化机制及当量加速关系

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复合材料学报 2018年第12期35卷 3304-3312页

作者：陈跃良王安东卞贵学张勇海军航空大学青岛校区航空机械工程与指挥系青岛266041

开展了G827/3234复合材料的实验室加速老化试验和实海随舰自然暴露试验,借助万能试验机、光学显微镜、SEM、DMA、FTIR等设备和技术,观测了老化前后G827/3234试件的表面及断口形貌、力学性能、组织成分等;改进了G827/3234复合材料自然老... 详细信息

开展了G827/3234复合材料的实验室加速老化试验和实海随舰自然暴露试验,借助万能试验机、光学显微镜、SEM、DMA、FTIR等设备和技术,观测了老化前后G827/3234试件的表面及断口形貌、力学性能、组织成分等;改进了G827/3234复合材料自然老化的强度中值曲线回归分析方法,基于强度保持率确定了加速老化对自然老化的当量加速关系并加以验证。结果表明:加速老化1个月后,G827/3234的弯曲强度和弯曲模量分别下降1.43%和4.45%,层间剪切强度降幅为8.80%,抗疲劳性能基本不变,玻璃化转变温度下降6.2℃,内耗增大,储能模量下降约5GPa;得到了其加速老化机制及在海洋环境中自然老化时的强度中值方程;确定了加速老化对自然老化的当量系数为4.52,二者老化机制基本一致,所得系数有效、可用。

关键词：海洋环境复合材料力学性能老化当量加速

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海洋环境下三电极的电偶腐蚀仿真

北京航空航天大学学报 2018年第9期44卷 1808-1817页

作者：陈跃良王安东卞贵学张勇海军航空大学青岛校区航空机械系青岛266041

为研究三电极的电偶腐蚀行为,测量了CF8611/AC531复合材料(CFRP)、7B04-T74铝合金(7B04)和镀锌30CrMnSiA钢(GSB)的极化曲线;开展了搭接件在模拟海洋环境下的全浸试验;设计了圆形三电极,推导了稳态腐蚀场和参数化扫描方程,建立了三电极... 详细信息

为研究三电极的电偶腐蚀行为,测量了CF8611/AC531复合材料(CFRP)、7B04-T74铝合金(7B04)和镀锌30CrMnSiA钢(GSB)的极化曲线;开展了搭接件在模拟海洋环境下的全浸试验;设计了圆形三电极,推导了稳态腐蚀场和参数化扫描方程,建立了三电极和搭接件的电偶腐蚀模型。结果表明:稳态腐蚀场中的电势分布符合Laplace方程;电位最高的CFRP为阴极,最低的GSB为阳极,中间的7B04阴/阳极角色会随某一电极面积变化而转变,给出了转变的临界面积比,各电极表面电偶电流服从指数分布,相关系数近于1,拟合精度高;在搭接件中,搭接区电位和电流密度最高,并向两端对称递减,7B04和GSB均为阳极,电流密度分别提高约210倍和328倍,电偶腐蚀效应显著;搭接区7B04板全面腐蚀,厚度损失约1. 011%;仿真所得点蚀敏感区宽度范围为3. 9~7. 6 mm,实测所得宽度范围为4. 667~8. 872 mm,二者范围、形状及变化规律吻合较好,表明模型有效、可靠。

关键词：海洋环境三电极电偶腐蚀仿真碳纤维增强复合材料(CFRP)

CF8611/AC531复合材料性质及其与7B04铝合金接触腐蚀的电化学研究

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南京航空航天大学学报 2018年第1期50卷 91-99页

作者：王安东陈跃良卞贵学海军航空大学青岛校区航空机械工程与指挥系青岛266041

设计了CF8611/AC531复合材料的正面(Front surface,FS)试件和侧面(Side surface,SS)试件及3.5%NaCl+12.5%Cu_2SO_4电解液,借助电化学工作站、扫描电镜和扫描振动电极等设备,开展了复合材料和7B04-T74铝合金在不同状态下的电化学测量及... 详细信息

设计了CF8611/AC531复合材料的正面(Front surface,FS)试件和侧面(Side surface,SS)试件及3.5%NaCl+12.5%Cu_2SO_4电解液,借助电化学工作站、扫描电镜和扫描振动电极等设备,开展了复合材料和7B04-T74铝合金在不同状态下的电化学测量及偶接全浸试验。在恒温35℃、3.5%NaCl溶液中浸泡0h和96h后,FS试件自腐蚀电位和自腐蚀电流密度分别为96和117mV,1.742×10^(-7)和2.213E×10^(-7) A/cm^2,铝合金则分别为-870和-897mV,2.920×10^(-5)和3.068×10^(-5) A/cm^2。FS和SS试件在恒温35℃、3.5%NaCl+12.5%Cu_2SO_4电解液中的极化电流密度分别为3.99×10^(-4)和1.01×10^(-3) A/cm^2,且在碳纤维裸露处均有明显Cu金属沉积;在恒温35℃、3.5%NaCl电解液中,FS/7B04偶对电偶电流密度均值为6.75E×10^(-6) A/cm^2,低于SS/7B04偶对的6.2×10^(-5) A/cm^2。结果表明:复合材料电化学性能稳定;FS试件电化学活性低于SS试件;证明了碳纤维在复合材料电化学响应中的贡献,指出了原始表面存在碳纤维裸露缺陷,由此划分了活性阴极区和惰性阴极区;接触腐蚀中铝合金的主要腐蚀形式是点蚀,并伴有少量沟状腐蚀,揭示了沟状腐蚀的发生机理和发展路径;SS试件对铝合金的电偶效应较FS试件显著,讨论了偶对中复合材料未失效的原因,指出表面阴极点及Al 3+的水解可能会减弱电偶效应。

关键词：复合材料电化学铝合金偶接腐蚀

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腐蚀环境下飞机结构疲劳全寿命评估模型

机械强度 2012年第1期34卷 137-143页

作者：陈跃良卞贵学郁大照张勇海军航空工程学院青岛分院青岛266041 海军航空工程学院研究生队烟台264001

腐蚀环境作用下飞机结构疲劳全寿命评定是飞机结构疲劳断裂分析技术发展的趋势。介绍结构疲劳全寿命的研究现状,在此基础上提出基于不连续状态腐蚀与疲劳交互作用下飞机结构的全寿命评估模型。该模型能将环境影响下的点腐、剥蚀的演化... 详细信息

腐蚀环境作用下飞机结构疲劳全寿命评定是飞机结构疲劳断裂分析技术发展的趋势。介绍结构疲劳全寿命的研究现状,在此基础上提出基于不连续状态腐蚀与疲劳交互作用下飞机结构的全寿命评估模型。该模型能将环境影响下的点腐、剥蚀的演化不连续状态(evolving discontinuity state,EDS)纳入全寿命分析框架中。模型的构建能为飞机结构腐蚀疲劳全寿命评定提供技术支持。最后,对全寿命模型的进一步研究提出建议。

关键词：疲劳全寿命小裂纹裂纹扩展腐蚀环境

基于DFR的战斗机疲劳关键部位日历寿命设计方法

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航空学报 2023年第10期44卷 172-189页

作者：陈跃良吴省均卞贵学张勇张柱柱海军航空大学青岛校区青岛266041 92728部队上海200040

战斗机疲劳关键部位日历寿命难题的核心在于缺少具有普适性的日历寿命设计方法。为此,首先基于战斗机飞行载荷特征,分情况讨论了地面停放、低空飞行、高空飞行时环境对战斗机结构疲劳性能的影响。其次基于腐蚀条件下战斗机结构耐久性设... 详细信息

战斗机疲劳关键部位日历寿命难题的核心在于缺少具有普适性的日历寿命设计方法。为此,首先基于战斗机飞行载荷特征,分情况讨论了地面停放、低空飞行、高空飞行时环境对战斗机结构疲劳性能的影响。其次基于腐蚀条件下战斗机结构耐久性设计DFR法及疲劳损伤累积理论,建立了战斗机结构日历寿命分析模型,并从服役环境、飞机类型、材料及结构的角度分析了日历寿命影响因素。然后基于此模型建立了战斗机疲劳关键部位日历寿命设计方法,并且通过与传统日历寿命评定技术的对比及某型战斗机外翼2墙日历寿命设计示例,阐明此法的可行性、适用性及优越性。

关键词：战斗机日历寿命疲劳关键部位细节疲劳额定值疲劳损伤