本文選題：腐蝕 + 金屬材料�。� 參考：《吉林大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：日常生產(chǎn)生活中,金屬材料及制品的腐蝕現(xiàn)象十分普遍,如廚房用具腐蝕、船體腐蝕、車輛外殼腐蝕、海洋鉆井平臺(tái)腐蝕等。作為金屬材料的主要失效形式之一,自然環(huán)境中廣泛存在著海水、大氣、土壤等典型腐蝕形式,工業(yè)應(yīng)用中酸、堿、鹽等介質(zhì)也是造成金屬腐蝕的主要形式。中國(guó)工程院的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示,我國(guó)每年因材料腐蝕破壞導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)損失達(dá)4800億元。另?yè)?jù)英國(guó)海洋局調(diào)查數(shù)據(jù),海洋平臺(tái)因材料的腐蝕失效造成石油年均減產(chǎn)13%左右。顯見(jiàn),金屬材料的腐蝕破壞不僅會(huì)造成重大的經(jīng)濟(jì)損失,還可能誘發(fā)災(zāi)難性事故。因此,研究腐蝕環(huán)境下金屬材料的失效機(jī)理與性能弱化機(jī)制,對(duì)于評(píng)估金屬材料及其制品的服役可靠性、使用壽命乃至改善和提高金屬材料耐腐蝕特性,具有重要的學(xué)術(shù)意義和良好的應(yīng)用前景。論文在對(duì)材料環(huán)境試驗(yàn)及相關(guān)領(lǐng)域國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行綜述分析的基礎(chǔ)上,面向腐蝕環(huán)境下材料力學(xué)行為測(cè)試的需求,提出通過(guò)模擬金屬材料在工業(yè)介質(zhì)中的腐蝕環(huán)境,對(duì)鋼和鋁等典型金屬材料開(kāi)展腐蝕環(huán)境下力學(xué)行為與損傷機(jī)制的試驗(yàn)研究。試驗(yàn)中以酸、堿、鹽作為主要腐蝕介質(zhì),分別以不同溶劑、濃度和腐蝕時(shí)間作為試驗(yàn)參量,采用課題組研制的多載荷多物理場(chǎng)耦合材料微觀力學(xué)性能原位測(cè)試儀器、對(duì)腐蝕前后的材料樣品開(kāi)展力學(xué)性能測(cè)試,并就試驗(yàn)結(jié)果分別作比對(duì)分析;結(jié)合有限元仿真分析、材料表面元素含量測(cè)定分析和顯微形貌觀察分析等手段,綜合分析研究不同腐蝕環(huán)境對(duì)金屬材料力學(xué)性能和失效行為的作用機(jī)制。論文就不同腐蝕介質(zhì)濃度和不同腐蝕時(shí)間下得到的金屬樣件,分別開(kāi)展了拉伸和彎曲性能測(cè)試分析,測(cè)定了拉伸和彎曲試驗(yàn)曲線,對(duì)腐蝕介質(zhì)濃度和腐蝕時(shí)間對(duì)Q235鋼和7075鋁合金力學(xué)性能的影響進(jìn)行了比較分析。發(fā)現(xiàn):經(jīng)過(guò)鹽酸酸性腐蝕后Q235鋼的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度有所下降,且隨著腐蝕濃度或腐蝕時(shí)間的增加下降幅度增大;經(jīng)過(guò)氫氧化鈉堿性腐蝕后Q235鋼的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度略有下降變化;經(jīng)過(guò)氯化鈉鹽性腐蝕后Q235鋼上述力學(xué)性能變化很小或基本沒(méi)有變化。7075鋁在經(jīng)過(guò)鹽酸酸性腐蝕和氫氧化鈉堿性腐蝕后,材料屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率等力學(xué)性能也均產(chǎn)生明顯下降的變化。通過(guò)比較分析,Q235鋼的抗腐蝕能力要比7075鋁抗腐蝕能力強(qiáng)一些,酸腐蝕與堿腐蝕相比,酸腐蝕對(duì)材料影響更大。論文通過(guò)對(duì)金屬材料腐蝕后的材料表面進(jìn)行微觀結(jié)構(gòu)觀察和成分分析,發(fā)現(xiàn)金屬材料鋼經(jīng)過(guò)鹽酸酸性腐蝕和金屬材料鋁經(jīng)過(guò)鹽酸與氫氧化鈉腐蝕后,腐蝕表面有不同深度的細(xì)小裂紋,腐蝕形貌不規(guī)則,酸性腐蝕程度相對(duì)較深。材料經(jīng)過(guò)腐蝕后表面成分含量也有明顯變化,表面主要成分鐵或鋁的相對(duì)含量降低,其它雜質(zhì)相對(duì)含量升高,因腐蝕或氧化等原因表面氧元素的相對(duì)含量偏高。論文通過(guò)對(duì)金屬材料鋼和鋁腐蝕前后進(jìn)行多載荷力熱偶合的力學(xué)性能試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)在預(yù)拉伸扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)中,當(dāng)在彈性階段進(jìn)行預(yù)拉伸后,進(jìn)行扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)時(shí)其扭轉(zhuǎn)屈服強(qiáng)度、抗扭強(qiáng)度等力學(xué)性能有下降趨勢(shì),當(dāng)在塑性階段進(jìn)行預(yù)拉伸扭轉(zhuǎn)后,因材料發(fā)生冷作硬化現(xiàn)象,腐蝕后的上述力學(xué)性能變化現(xiàn)象較小。在預(yù)扭轉(zhuǎn)拉伸試驗(yàn)中,當(dāng)預(yù)扭轉(zhuǎn)角度在塑性階段時(shí),也因材料冷作硬化現(xiàn)象,其腐蝕后的拉伸屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度等力學(xué)性能比未腐蝕時(shí)改變略小。在熱耦合試驗(yàn)中,由于材料受到溫度軟化效應(yīng)的影響,腐蝕后材料上述力學(xué)性能變化較腐蝕之前有所增大。
[Abstract]:In daily production and life, corrosion of metal materials and products is very common, such as kitchen utensils corrosion, hull corrosion, vehicle hull corrosion, marine drilling platform corrosion, etc. as one of the main failure forms of metal materials, there are typical corrosion forms in natural environment, such as sea water, large gas, soil and so on, acid, alkali and salt in industrial application. Medium is also the main form of metal corrosion. Statistical data from the Chinese Academy of engineering showed that the economic loss caused by corrosion damage of materials reached 480 billion yuan a year in China. According to the survey data of the British Oceanic Bureau, the annual output of oil was reduced by about 13% due to corrosion failure of materials. It will cause serious economic losses and may induce catastrophic accidents. Therefore, it is of great academic significance and good importance to study the failure mechanism and Weakening Mechanism of metal materials under corrosive environment. It is of great academic significance and good importance to evaluate the service reliability of metal materials and their products, and to improve and improve the corrosion resistance of metal materials. On the basis of the review and analysis of the material environment test and the development status at home and abroad in the related fields, the paper puts forward the requirement of the mechanical behavior test under the corrosive environment, and puts forward the mechanical behavior and loss of the typical metal materials, such as steel and aluminum, by simulating the corrosion environment of the metal materials in the industrial medium. Experimental study on the mechanism of injury. In the experiment, acid, alkali and salt are used as the main corrosion medium. The test parameters are used in different solvents, concentration and corrosion time respectively. The mechanical properties of the multi load multi physical field coupling materials developed by the project group are used to test the mechanical properties of the materials before the corrosion, and the test knot is carried out. The effect mechanism of different corrosion environment on mechanical properties and failure behavior of metal materials was analyzed by means of finite element simulation analysis, determination analysis of element surface element content and microscopic morphology observation and analysis. The paper is the metal sample of different corrosion medium concentration and different corrosion time. The tensile and bending tests were carried out and the tensile and bending test curves were measured. The effects of corrosion medium concentration and corrosion time on the mechanical properties of Q235 steel and 7075 aluminum alloy were compared. It was found that after acid corrosion, the yield strength and tensile strength of Q235 steel decreased with the corrosion concentration or the corrosion concentration. The decrease of corrosion time increases and the yield strength and tensile strength of Q235 steel decrease slightly after alkaline corrosion of sodium hydroxide, and the mechanical properties of Q235 steel are very small or basically unchanged after sodium chloride corrosion. After acid corrosion and alkaline corrosion of sodium hydroxide, the yield strength of.7075 aluminum is strong. The corrosion resistance of Q235 steel is better than that of 7075 aluminum, and acid corrosion is more affected by acid corrosion than alkali corrosion. The microstructure of the material after corrosion of metal material is observed and formed. It is found that after acid corrosion of hydrochloric acid and corrosion of metal material aluminum through hydrochloric acid and sodium hydroxide, the corrosion surface has small cracks with different depths, the corrosion morphology is irregular and the acid corrosion degree is relatively deep. The surface composition content of the material after corrosion is also obviously changed, the main component of the surface is iron or aluminum. The relative content of the other impurities is higher for the decrease of the content and the relative content of the oxygen element on the surface due to corrosion or oxidation. Through the mechanical performance test of the multi load force thermal coupling before and after the corrosion of the metal steel and aluminum, the paper finds that in the pretension torsion test, the torsion test is carried out when the elastic phase is prestretched. The mechanical properties, such as torsion yield strength and torsion strength, have a downward trend. When the material is cold and hardened after the plastic stage is pre stretched and twisted, the change of mechanical properties is smaller after the corrosion. In the pre torsion tensile test, when the pre torsion angle is at the plastic stage, the corrosion is also hardened because of the material cold. The mechanical properties, such as tensile yield strength and tensile strength, are slightly smaller than that of non corrosion. In the thermal coupling test, the mechanical properties of the material after corrosion are increased as the material is affected by the temperature softening effect.
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TG174.3

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本文編號(hào)：2061559