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宇航结构合金的应力腐蚀试验:MSFC和NASA的历史分类/分级

时间:2023-07-25 理论教育 版权反馈
【摘要】:实际上,分级主要由MSFC光滑试样加速试验确定。注意:如3.1节开头所述,3.4节中讨论了服役过程应力腐蚀开裂的失效案例。值得注意的是,MSFC报告中的大部分铝合金排名[66-70]与MSFC和NASA指南中的分级相同。在形成“最终”SCC分级时需要考虑以下几点:MSFC和NASA对PH 13-8 Mo分级为M,见表7。

宇航结构合金的应力腐蚀试验:MSFC和NASA的历史分类/分级

MSFC文件522A和522B[64,65]指出,抗SCC特性的三级(H,M,L)分级系统基于在实验室、沿海和温和的工业环境中进行的试验以及构件服役获得的经验。实际上,分级主要由MSFC光滑试样加速试验确定。这是根据NASA指南[50]以及少数出现应力腐蚀开裂的铝合金服役构件而得出的,见文献[4]的第1102页和文献[11,12]。注意:如3.1节开头所述,3.4节中讨论了服役过程应力腐蚀开裂的失效案例。

表4和表5给出了基于MSFC加速试样确定的SCC分级,其中比较了MSFC自己和MSFC支持的第三方所做的铝合金和不锈钢试验[66-79]分级结果与MSFC[64,65]和MSFC衍生的NASA[50]的分级结果。值得注意的是,MSFC报告中的大部分铝合金排名[66-70]与MSFC和NASA指南中的分级相同。但对不锈钢的分级更为复杂,MSFC的一份报告[72]表明,对PH 15-7 Mo不锈钢的分级部分依据于其他结果[80]

我们根据MSFC报告编制了表6和表7,以便更清晰地分析表4和表5的分级差异:

(1)铝合金。表6显示了MSFC和NASA基于参考文献[68,70]中的失效应力水平和失效时间对2024-T6(L)的分级与2024-T851(M),7075-T73(H)和7075-T7651(M)存在不一致:唯一显著的差别是2024-T851和7075-T73在模拟海水中没有失效。同样,MSFC和NASA针对2024-T851(M)和7075-T73(H)的不同分级与原始报告数据不相符[68]

(2)不锈钢。从表7可以看出,对于此种材料,两个表的主要差异在于降低了在原始报告中的分级,但对于AM-355,分级调整至(M,H),同时保留了对15-5 PH H 1025和Custom 455 STA 1000和STA 1050的高(H)抗应力腐蚀应力特性的分级结果。对MSFC/NSAS分级进一步分析可得到以下结论:

•对PH 13-8 Mo(H 950,H 1000)与17-4 PH(H 925,H 1025)的M分级与参考文献[78]中提及的失效应力水平一致,然而参考文献[72]中报告上述材料在置信区间σy为90%~100%下6个月试验中未出现失效。

•对15-5 PH(H 900,H 925)的M评级与在σy为90%~100%下的6个月试验未失效的试验结果不一致。

•对17-7 PH的L评级与棒材的失效应力水平一致,但对板材则不然,后者的抗应力腐蚀开裂的能力更强。

通过前面对表4、表5、表6和表7的讨论,可以合理地假设,尽管MSFC和NASA给出的许多抗应力腐蚀特性分级都是基于“室内”加速测试,但最终的分级有时是在其他特定数据来源辅助下制定的(尤其对于不锈钢材料)。这表明需要采取折中方案,而这对不锈钢来说尤其困难,因为同时期的可用数据在试验方法和环境方面缺乏一致性[80]。(www.xing528.com)

表6 表4中关于分级差异的细节说明

表7 表5中关于分级差异的细节说明

续表

 注:LT为长横向加载,TL为短横向加载。

在形成“最终”SCC分级时需要考虑以下几点:

•MSFC和NASA对PH 13-8 Mo分级为M,见表7。

•MSFC的一份报告[78]得出结论,对于马氏体PH不锈钢,可以进行沿海和盐雾试验,但不能使用3.5%NaCl溶液干湿交替浸润,见表5。

•即使对于具有良好试验条件和更多可用数据的铝合金,Sprowls[82]指出将其抗应力腐蚀开裂特性定义为“中级”也存在问题。此外,Sprowls和Brown[83]发现,在中等应力水平下的试验结果由合金和环境共同决定。

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