腐蝕疲勞飛機(jī)結(jié)構(gòu)腐蝕與防護(hù)引入腐蝕疲勞的概念最初由Haigh于1917年提出，其所導(dǎo)致的破壞遠(yuǎn)超腐蝕和機(jī)械疲勞（即惰性環(huán)境下的純疲勞）單獨(dú)作用時(shí)間累積效應(yīng)。腐蝕疲勞是航空、船舶、石油、天然氣、化工、冶金、機(jī)械、海洋開(kāi)發(fā)等工程結(jié)構(gòu)安全的重要隱患之一。/CONTENTS目錄腐蝕疲勞01腐蝕疲勞機(jī)理02腐蝕疲勞控制方法03腐蝕疲勞與應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂04腐蝕疲勞PART01一、腐蝕疲勞概念腐蝕疲勞（CorrosionFatigue，縮寫為CF）——是指腐蝕介質(zhì)與交變應(yīng)力協(xié)同作用，引起材料破壞的現(xiàn)象。腐蝕疲勞可以看做是應(yīng)力腐蝕的一種特殊形式（應(yīng)力是交變的）；也可看成是特殊環(huán)境（腐蝕介質(zhì)）下的疲勞。為了突出腐蝕疲勞的特殊性，應(yīng)力腐蝕狹義上僅指受靜應(yīng)力或非常緩慢變化應(yīng)力作用下的腐蝕破壞。一、腐蝕疲勞影響因素腐蝕疲勞的演變過(guò)程受到力學(xué)因素環(huán)境因素材料因素相較于一般腐蝕、純機(jī)械疲勞和應(yīng)力腐蝕失效，腐蝕疲勞展現(xiàn)出其獨(dú)特的多重特征。一、腐蝕疲勞

通常不存在腐蝕疲勞極限。在交變載荷下，金屬承受的最大交變應(yīng)力越大，則至斷裂的應(yīng)力交變次數(shù)越小。循環(huán)載荷應(yīng)力比和頻率的影響。應(yīng)力交變頻率和應(yīng)力不對(duì)稱系數(shù)對(duì)腐蝕疲勞影響顯著。力學(xué)特征一、腐蝕疲勞循環(huán)載荷應(yīng)力幅和波形的影響。循環(huán)載荷的交變幅度增大，不僅提高了裂紋尖端的應(yīng)力強(qiáng)度因子幅值，而且使裂紋內(nèi)腐蝕介質(zhì)的泵吸作用和裂尖的金屬活性增加，造成腐蝕的作用增大，由此導(dǎo)致腐蝕疲勞壽命降低。超載作用。與機(jī)械疲勞類似，當(dāng)循環(huán)載荷出現(xiàn)超載時(shí)，通常引起裂紋尖端加工硬化、引人殘余壓應(yīng)力、促進(jìn)裂紋閉合，由此導(dǎo)致腐蝕疲勞裂紋擴(kuò)展速率的降低。但是如果超載過(guò)高產(chǎn)生損傷性影響作用，則會(huì)造成裂紋擴(kuò)展速率的增大。力學(xué)特征一、腐蝕疲勞環(huán)境特征腐蝕疲勞斷裂的腐蝕環(huán)境沒(méi)有特殊性要求，即不需要特定的材料/介質(zhì)組合。只要在疲勞應(yīng)力和腐蝕環(huán)境聯(lián)合作用下都可發(fā)生CF斷裂，不需要特定的電化學(xué)腐蝕電位范圍等特殊條件，這一點(diǎn)與SCC是完全不同的，因此，CF破壞更具有廣泛性，其破壞的嚴(yán)重性更大。一、腐蝕疲勞環(huán)境特征通常環(huán)境腐蝕性增強(qiáng)，CF破壞傾向增大。例如對(duì)于鋼(尤其是高強(qiáng)度鋼)，CF裂紋擴(kuò)展速率按照下列順序遞增：惰性氣體→大氣→水蒸氣→水→硫酸鹽水溶液→氯化物水溶液→氫氣氛→硫化氫。但值得注意的是，腐蝕過(guò)強(qiáng)導(dǎo)致局部腐蝕轉(zhuǎn)化為均勻腐蝕，可能反而降低鋼的CF破壞傾向。如溫度升高引起鋼的嚴(yán)重腐蝕，造成許多淺的裂紋源，從而降低局部的應(yīng)力集中，并使陽(yáng)極與陰極面積比變大，結(jié)果使鋼的抗腐蝕疲勞能力提高。腐蝕疲勞機(jī)理PART02二、腐蝕疲勞機(jī)理腐蝕疲勞過(guò)程包括裂紋的萌生、早期慢速擴(kuò)展和后期的快速擴(kuò)展至斷裂階段，涉及材料、環(huán)境和交變載荷之間的相互作用，其斷裂呈現(xiàn)多種形態(tài)，其裂紋擴(kuò)展速率也表現(xiàn)出多種不同的規(guī)律。因此，腐蝕疲勞斷裂的機(jī)理也應(yīng)是多樣性的，應(yīng)結(jié)合具體情況進(jìn)行具體分析。腐蝕疲勞二、腐蝕疲勞機(jī)理腐蝕疲勞機(jī)理模型

氣相中的腐蝕疲勞

液相中的腐蝕疲勞

氫脆模型如果想詳細(xì)了解其原理，可以查閱最新相關(guān)文獻(xiàn)。腐蝕疲勞的控制方法PART03三、腐蝕疲勞的控制方法一般說(shuō)來(lái)，抗點(diǎn)蝕性能好的材料，其腐蝕疲勞強(qiáng)度也較高；而對(duì)應(yīng)力腐蝕斷裂敏感的材料，其腐蝕疲勞抗力也較低。因此，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，合理選材或優(yōu)化合金材料。由于鋼的強(qiáng)度愈高，通常其腐蝕疲勞敏感性愈大，因此選擇強(qiáng)度低的鋼種一般更為安全。提高材料的耐蝕性能對(duì)政善其抗腐蝕疲勞性能一般是有益的，如不銹鋼在水中的腐蝕疲勞強(qiáng)度比普通碳鋼高出一個(gè)數(shù)量級(jí)。減少材料中的夾雜或有害元素（如鋼中的MnS夾雜，S,P有害元素等）有利于提高耐蝕性，因而對(duì)改善材料的抗腐蝕疲勞性能也是有效的。1.合理選材與優(yōu)化材料三、腐蝕疲勞的控制方法設(shè)計(jì)上注意結(jié)構(gòu)合理化，減少應(yīng)力集中，避免縫隙結(jié)構(gòu)，適當(dāng)加大截面尺寸。采用消除內(nèi)應(yīng)力的熱處理。通過(guò)氮化、碳氮化、噴丸、滾壓、高頻淬火等表面硬化處理，引人表面殘余壓應(yīng)力。例如，氮化鋼氮化后，在河水中的腐蝕疲勞強(qiáng)度從75MPa提高到390MPa；噴丸強(qiáng)化和高頻淬火使鋼在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.035的NaCl水溶液中的疲勞強(qiáng)度分別提高200%和360%。2.降低張應(yīng)力水平或改善表面應(yīng)力狀態(tài)三、腐蝕疲勞的控制方法常用的措施有施加表面涂（鍍）層、添加緩蝕劑和實(shí)施電化學(xué)保護(hù)技術(shù)。例如，高強(qiáng)鋁合金外層包鋁，可降低其在雨水或海水環(huán)境中的腐蝕疲勞斷裂傾向；鋼絲鍍鋅可顯著延長(zhǎng)其在海水中的疲勞壽命。介質(zhì)中添加鉻酸鹽或乳化油，均提高了鋼材的腐蝕疲勞抗力。電鍍鎘或鎘鈦可以使碳鋼在水溶液中的疲勞強(qiáng)度顯著提高。3.減緩腐蝕作用三、腐蝕疲勞的控制方法腐蝕疲勞是一個(gè)復(fù)雜的現(xiàn)象，涉及到多個(gè)影響因素。通過(guò)合理的設(shè)計(jì)、材料選擇、表面防護(hù)以及采用適當(dāng)?shù)目刂拼胧?，可以有效降低腐蝕疲勞的風(fēng)險(xiǎn)，提高金屬材料的使用壽命和安全性。腐蝕疲勞控制措施腐蝕疲勞與應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂PART04四、腐蝕疲勞與應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂腐蝕疲勞和應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂腐蝕疲勞和應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂在許多方面具有相似性。但是，兩者之間仍然存在一些區(qū)別，其主要區(qū)別在于施加的載荷的類型不同。SCC通常是由于靜態(tài)拉伸載荷引起的，而腐蝕疲勞是反復(fù)和交替循環(huán)載荷作用的結(jié)果。盡管這兩類腐蝕之間的界限可能很模糊，但它們經(jīng)常會(huì)一起發(fā)生并帶來(lái)災(zāi)難性的后果。四、腐蝕疲勞與應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂腐蝕疲勞和應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂SCC主要會(huì)降低材料的承載能力。在應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂過(guò)程中，腐蝕一般發(fā)生在晶界處，幾乎沒(méi)有材料表面發(fā)生失效現(xiàn)象的案例。當(dāng)材料受到初始拉應(yīng)力時(shí)，會(huì)有裂紋萌生，從而導(dǎo)致弱化的晶界“打開(kāi)”。一旦形成了初始裂紋，在常規(guī)操作期間，周期性/交替的載荷就會(huì)在整個(gè)材料