大,因此静载时
f可以忽略的腐蚀效应,交变载荷时就会变得比较明显。在实际的腐蚀疲劳过程中,腐蚀损伤与疲劳损伤演化是耦合的,腐蚀加快疲劳损伤演化,交变应力又反过来促进腐蚀损伤的发展,两者共同构成的损伤演化决定了腐蚀疲劳的寿命。腐蚀疲劳的裂纹萌生寿命一般也只占总寿命的五分之一到十分之一,一般通过由试验得到的经验公式来进行评价。将可以检测到最小宏观裂纹时的寿命作为萌生寿命,经验公式为如下形式1:
式中m、C是与腐蚀环境有关的常数,σc是人为定义的对应于特定循环次数的疲劳强度。
常见的腐蚀疲劳裂纹萌生机理模型主要有四种:①点蚀加速裂纹形成理论:在腐蚀疲劳初期,金属表面固有的电化学性不均匀和疲劳损伤导致滑移带形成所造成的电化学性不均匀,腐蚀的结果在金属表面形成点蚀坑,产生应力集中,导致裂纹过早形成;②形变活化腐蚀理论:循环应力下滑移带的形成使金属电化学性不均匀,滑移带集中的变形区域与未变形区域组成腐蚀电池,变形区为阳极,未变形区为阴极,阳极不断溶解而形成疲劳裂纹;③保护膜破裂理论:对易钝化的金属,腐蚀介质首先在金属表面形成钝化膜,在循环应力作用下,表面钝化膜遭到破坏,而在滑移台阶处形成无膜的微小阳极区,在四周大面积有膜覆盖的阴极区作用下,阳极区快速溶解,直到膜重新修复为止,重复以上滑移膜破溶解成膜的过程,便逐步形成腐蚀疲劳裂纹;④吸附理论:金属与环境界面吸附了活性物质,使金属表面能降低,从而改变了金属的机械性能,氢脆是吸附理论的典型例子。
由于腐蚀疲劳的复杂性,其涉及力学、化学、电化学、金属材料学及冶金学等学科的内容,尚有很多理论问题没有得到很好地解决,尤其是腐蚀疲劳的工程应用方面。在工程实践中,很多构件是在腐蚀性环境中工作的,如海洋结构、飞机结构及石油化工设备等,常因受循环载荷和腐蚀环境的交互作用发生腐蚀疲劳破坏。因此,腐蚀疲劳已成为工程实践中的一个十分重要的问题,腐蚀疲劳的研究也一直为科技工程界所关注。
对腐蚀疲劳的认识可从以下力学电化学过程和吸附电化学理论两个方面考虑。材料在电解质中的腐蚀疲劳过程是一个力学电化学过程,即金属在交变应力的作用下,改变了材料微观组织结构的均匀性,破坏了原有的结晶结构,从而产生了电化学不均匀性,应变部位的金属为阳极,未应变的金属为阴极,在电化学和交变应力的联合作用下,产生微裂纹。吸附电化学理论认为,在腐蚀介质的作用下,金属表r