[发明专利]一种铝合金材料裂纹萌生和扩展规律的检测方法

摘要

一种铝合金材料裂纹萌生和扩展规律的检测方法。其包括构建检测系统；利用系统得到铝合金试样在SCC过程中不同频率下电化学阻抗谱；选择Bode图进行相移法处理；对Nyquist图进行对比分析；结合相移法和Nyquist图的分析结果得到在SCC过程中铝合金试样上裂纹的萌生和扩展规律等步骤。本发明方法在采用电化学阻抗谱原理的理论基础上，结合相移法研究SCC过程中铝合金材料裂纹萌生和扩展规律，探索其腐蚀过程变化规律，从而能实时监测铝合金材料开裂损伤的程度，以便及时采取相应修复措施，由此可预防空难事故发生，具有简单、快速、高效等特点，并可推广到其它领域的金属材料，对金属材料综合性能评估和预测具有重要意义。

主权项

1.一种铝合金材料裂纹萌生和扩展规律的检测方法，其特征在于：所述的铝合金材料裂纹萌生和扩展规律的检测方法包括按顺序进行的下列步骤：1)构建检测系统：所述的检测系统包括作为工作电极的铝合金试样(1)、参比电极(2)、辅助电极(3)、腐蚀容器(4)、慢应变速率拉伸试验机(5)、电化学工作站数据采集系统(6)和计算机数据处理系统(7)；其中腐蚀容器(4)的内部装有氯化钠溶液；参比电极(2)和辅助电极(3)的下部浸没在氯化钠溶液中，上端分别通过导线与电化学工作站数据采集系统(6)的一个接口相连；铝合金试样(1)的下端固定在腐蚀容器(4)的底部，上端固定在慢应变速率拉伸试验机(5)上，并且上部通过导线与电化学工作站数据采集系统(6)的一个接口相接；电化学工作站数据采集系统(6)与计算机数据处理系统(7)相连接；2)利用上述检测系统每隔30min对加载应力和未加载应力的铝合金试样(1)分别施加不同频率的正弦交流电压或电流扰动信号，该扰动信号经过电化学工作站数据采集系统(6)实时传递给计算机数据处理系统(7)，经过计算机数据处理系统(7)处理后得到铝合金试样(1)在SCC过程中不同频率下的电化学阻抗谱；3)选择上述电化学阻抗谱中的Bode图并按下述步骤进行相移法处理：(a)选择某一个频率，得到每隔30min该固定频率下的相位值，由此绘制出加载应力和未加载应力情况下在该固定频率时的相位值随时间的变化曲线；(b)对加载应力和未加载应力情况下在同一时刻的相位值做差而得到相移值，由此绘制出相移值随时间的变化曲线；(c)再任意选择两个频率，按照上述步骤(a)、(b)进行同样的处理，分别得到不同频率条件下相移值随时间的变化曲线；(d)将三条相移值随时间变化曲线中同为波峰或波谷的位置判断为裂纹萌生或明显扩展的时间区域；所述曲线中第一个波峰的位置判断为所述裂纹萌生的时间区域，第二个波峰的位置判断为所述裂纹明显扩展的时间区域；4)对上述电化学阻抗谱中的Nyquist图进行对比分析，得到裂纹萌生前、裂纹萌生、裂纹明显扩展前、裂纹明显扩展到断裂共四张不同时间段的Nyquist图，通过对上述Nyquist图变化规律进行分析得到SCC过程中氧化膜的溶解与再生、裂纹萌生和扩展在内信息；5)最后结合相移法和Nyquist图的分析结果得到在SCC过程中铝合金试样(1)上裂纹的萌生和扩展规律。