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金属材料的腐蚀疲劳是在交变应力和腐蚀介质的联合作用下产生的,具体过程如下:
金属材料在空气中或特定的介质环境中,其表面会自然形成一层氧化膜或钝化膜,这层膜可以对金属起到一定的保护作用,使其免受腐蚀介质的直接侵蚀。
然而,当金属受到交变应力作用时,在应力集中的部位,如材料的表面缺陷、划痕、小孔以及内部的夹杂物等位置,会产生局部的塑性变形。这种变形会导致表面膜破裂,使金属基体暴露在腐蚀介质中。
一旦金属基体暴露,腐蚀介质会迅速与金属发生化学反应,在金属表面形成腐蚀坑或微裂纹等缺陷。
腐蚀介质中的某些成分,如氯离子、硫酸根离子等,可能会吸附在金属表面,进一步破坏金属的钝化膜,加速腐蚀过程,使腐蚀坑和微裂纹不断扩展和加深。
在交变应力的持续作用下,金属表面的腐蚀坑和微裂纹等缺陷处会产生应力集中现象。当应力集中达到一定程度时,在这些缺陷的尖端会形成局部的高应力区,使得金属原子间的结合力减弱。
同时,腐蚀介质会不断侵蚀缺陷尖端的金属,使其更容易发生断裂,从而促使裂纹的萌生。随着交变应力的继续作用,裂纹会逐渐扩展并向金属内部延伸。
随着裂纹的不断扩展,金属材料的有效承载面积逐渐减小,导致材料所承受的实际应力不断增加。
同时,由于腐蚀作用使得裂纹尖端的金属材料性能发生劣化,如强度降低、韧性下降等。在交变应力和腐蚀介质的共同作用下,裂纹扩展速度会越来越快,最终当裂纹扩展到一定程度时,金属材料无法承受所施加的载荷,就会发生突然的断裂破坏。
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