·544· 工程科学学报，第39卷，第4期 2试验结果与分析 von-Miscs/MPa AVG 75% 2.1C型环试样应力分布模拟 由于应力集中将会促进服役构件的应力腐蚀开裂 行为，大大降低构件的使用寿命.因此，在研究弹 性应力对铝合金的应力腐蚀开裂行为之前，有必要对 施加弹性应力之后的铝合金C型环试样的应力分布 情况进行模拟.图2为采用有限单元法对C型环试样 图22024-T351铝合金von-Mises应力分布模拟形貌 施加90%屈服强度后应力应变场的数值分布模拟图， Fig.2 Distribution of von-Mises stress on 2024-T351 aluminum al- 使用的有限元分析软件为ABAQUS6.10,各项力学参 loy 数如表2所示.从图中可看出，C型环试样顶部存在 一个较大的von-Mises应力均匀分布区域(Mises应力 度)的C型环试样不同时间后的宏观形貌.从图中可 是当某一点应力应变状态的等效应力应变达到某一与 以看出，C型环试样表面有白色腐蚀产物出现，并且白 应力应变状态无关的定值时，材料就屈服).因此，本 色腐蚀产物覆盖的区域面积也是随着盐雾时间地增加 而逐渐增多的.此外，在240h的时候，C型环试样露 试验也将着重对试样顶部均匀受力的区域进行详细地 出面积的整个区域基本已经被腐蚀产物覆盖.从图中 研究，以研究弹性应力对2024-T351铝合金应力腐蚀 可以看出覆盖在试样表面的腐蚀产物层呈疏松破裂 开裂的影响. 状，这样的产物层对基体的保护作用是十分有限的，环 表2 数值分析中2024-351铝合金各项力学参数日 境中的侵蚀性离子(C1~和SO,)可以通过产物层中的 Table 2 Mechanical parameters of 2024-T351 aluminums 空隙到达并腐蚀基体 弹性模量/GPa泊松比屈展强度/MPa硬化系数硬化指数 图3(a,)~(g)分别是在S02复合盐雾环境下暴 73.1 0.33 325 0.45 15 露相等时间并去除腐蚀产物的宏观形貌.S0,复合盐 雾环境下连续暴露6h后（图3(a,),C型环试样顶部 2.22024-T351铝合金C型环试样宏观形貌实验材料 应力集中区域出现部分的点蚀，在其他区域的腐蚀并 图3为S0,复合盐雾环境中施加0.9σ，（屈服强 不明显.当连续暴露延长至12h时（图3(b,)),在试 g (a) b) 图3在S0,复合盐雾环境中经历不同周期试验之后的C型环试样宏观形貌.(a)~()分别为6、12、24、96、240、480和720h试验之后的原 始形貌：(a1)~(g1)分别为6、12、24、96、240、480和720h除锈之后的形貌 Fig.3 Macroscopic morphologies of C-ing specimens after testing for different periods in SO2 mixed salt spray environment:(a)-(g)original mor- phologies after 6,12,24,96,240,480,and 720 h tests:(a)-(g)derusting morphologies after 6,12,24,96,240,480,and 720 h tests工程科学学报，第 39 卷，第 4 期 2 试验结果与分析 2. 1 C 型环试样应力分布模拟 由于应力集中将会促进服役构件的应力腐蚀开裂 行为，大大降低构件的使用寿命［14］． 因此，在研究弹 性应力对铝合金的应力腐蚀开裂行为之前，有必要对 施加弹性应力之后的铝合金 C 型环试样的应力分布 情况进行模拟． 图 2 为采用有限单元法对 C 型环试样 施加 90% 屈服强度后应力应变场的数值分布模拟图， 使用的有限元分析软件为 ABAQUS 6. 10，各项力学参 数如表 2 所示． 从图中可看出，C 型环试样顶部存在 一个较大的 von--Mises 应力均匀分布区域( Mises 应力 是当某一点应力应变状态的等效应力应变达到某一与 应力应变状态无关的定值时，材料就屈服) ． 因此，本 试验也将着重对试样顶部均匀受力的区域进行详细地 研究，以研究弹性应力对 2024--T351 铝合金应力腐蚀 开裂的影响． 图3 在 SO2复合盐雾环境中经历不同周期试验之后的 C 型环试样宏观形貌. ( a) ～ ( g) 分别为6、12、24、96、240、480 和720 h 试验之后的原 始形貌; ( a1 ) ～ ( g1 ) 分别为 6、12、24、96、240、480 和 720 h 除锈之后的形貌 Fig． 3 Macroscopic morphologies of C-ring specimens after testing for different periods in SO2 mixed salt spray environment: ( a) --( g) original mor￾phologies after 6，12，24，96，240，480，and 720 h tests; ( a1 ) --( g1 ) de-rusting morphologies after 6，12，24，96，240，480，and 720 h tests 表 2 数值分析中 2024--T351 铝合金各项力学参数［15］ Table 2 Mechanical parameters of 2024--T351 aluminum［15］ 弹性模量/GPa 泊松比 屈服强度/MPa 硬化系数 硬化指数 73. 1 0. 33 325 0. 45 15 2. 2 2024--T351 铝合金 C 型环试样宏观形貌实验材料 图 3 为 SO2 复合盐雾环境中施加 0. 9σs ( 屈服强 图 2 2024--T351 铝合金 von--Mises 应力分布模拟形貌 Fig． 2 Distribution of von--Mises stress on 2024--T351 aluminum al￾loy 度) 的 C 型环试样不同时间后的宏观形貌． 从图中可 以看出，C 型环试样表面有白色腐蚀产物出现，并且白 色腐蚀产物覆盖的区域面积也是随着盐雾时间地增加 而逐渐增多的． 此外，在 240 h 的时候，C 型环试样露 出面积的整个区域基本已经被腐蚀产物覆盖． 从图中 可以看出覆盖在试样表面的腐蚀产物层呈疏松破裂 状，这样的产物层对基体的保护作用是十分有限的，环 境中的侵蚀性离子( Cl － 和 SO2 ) 可以通过产物层中的 空隙到达并腐蚀基体． 图 3( a1 ) ～ ( g1 ) 分别是在 SO2复合盐雾环境下暴 露相等时间并去除腐蚀产物的宏观形貌． SO2复合盐 雾环境下连续暴露 6 h 后( 图 3( a1 ) ) ，C 型环试样顶部 应力集中区域出现部分的点蚀，在其他区域的腐蚀并 不明显． 当连续暴露延长至 12 h 时( 图 3( b1 ) ) ，在试 · 445 ·