9I果冻制作厂_911制品厂麻花

舰船复合材料钢板抗盐雾腐蚀疲劳性能研究

一、引言

舰船长期处于高盐雾、高湿度等恶劣海洋环境，盐雾腐蚀严重影响舰船环境适应性、可靠性及寿命，故研究舰船材料抗盐雾腐蚀疲劳性能意义重大。复合材料因轻质、高强度、耐腐蚀等优势，逐渐成为舰艇构造选择，但目前其钢板在特定盐雾环境下的腐蚀疲劳性能研究不足。同时，过往相关研究存在局限，如王炜桐等的研究缺乏长期浸泡或实船验证数据，刘昭亮等的研究未充分评估涂层力学性能。

二、实验材料与方法

（一）实验对象

以舰船用复合材料钢板为研究对象，该材料由低合金高强度钢基体与陶瓷颗粒、碳纤维混合增强相组成，制备了 A、B、C 三组不同配比样品，具体配置如下表：

（二）实验材料与设备

材料：低合金高强度钢板、陶瓷颗粒、碳纤维、环氧树脂。

设备：盐雾腐蚀试验箱（YWX/Q-150）、凯尔测控疲劳试验机、扫描电子显微镜 (SEM)、X 射线衍射仪 (XRD)、凯尔测控电子万能试验机。

（叁）实验方法

盐雾腐蚀实验：采用中性盐雾腐蚀试验，模拟沿海大气腐蚀环境。使用 YWX/Q-150 盐雾腐蚀试验箱，加入质量分数 5%、pH 6.5-7.2 的氯化钠溶液，工作室温度设为 35℃，喷雾方式选间断喷雾，盐雾沉降量 1-2mL/(cm??h)。通过公式Rc=A×t2W0?Wt计算腐蚀速率Rc（W0为初始质量，Wt为实验后质量，A 为暴露面积，t 为腐蚀时间）。

疲劳实验：采用三点弯曲加载方式，应力比 R=0.1，频率 10Hz，最大应力为材料屈服强度的 70%。分别在腐蚀 0、240、480、720h 后取样实验，核心参数为疲劳寿命Nf和应力幅值Vs。疲劳寿命通过 S-N 曲线描述，公式为C=△σm×Nf（m、C 为材料常数）；应力幅值计算公式为Vs=2b×h23F×L（F 为载荷幅值，L 为支撑跨距，b 为宽度，h 为厚度）；裂纹扩展速率da/dN公式为dNda=C?(△K)m（△K为应力强度因子幅值）。

其他分析：用 SEM 观察样品表面形貌和断口特征，XRD 分析腐蚀产物相组成，电子万能试验机测定拉伸强度和延伸率。

叁、实验结果分析与讨论

（一）盐雾腐蚀对材料表面形貌和力学性能的影响

表面形貌与腐蚀产物：随盐雾腐蚀时间增加，A 组表面出现明显点蚀和裂纹，B 组相对平整但有少量腐蚀坑，C 组仅轻微粗糙；腐蚀产物主要为Fe2O3和 FeOOH，C 组腐蚀产物含量低。

力学性能：腐蚀 720h 后，A 组拉伸强度下降 23.5%、延伸率降低 31.4%；B 组拉伸强度下降 15.2%、延伸率降低 22.8%；C 组拉伸强度下降 8.7%、延伸率降低 12.5%，C 组耐腐蚀性能最佳。

（二）腐蚀对材料疲劳性能的影响及机理分析

疲劳性能：未腐蚀时三组疲劳寿命差异不大，腐蚀 720h 后，A 组疲劳寿命下降 65.3%，B 组下降 48.7%，C 组下降 32.1%，C 组仍保持较高疲劳强度。

断口特征与机理：A 组断口呈脆性断裂，裂纹源区有大量腐蚀坑，裂纹扩展路径曲折；B 组呈混合断裂，裂纹扩展区可见疲劳辉纹；C 组呈韧性断裂，裂纹扩展路径平直、二次裂纹少。C 组增强相有效阻止裂纹萌生和扩展，提升抗疲劳性能。

四、结语

复合材料钢板在盐雾腐蚀条件下抗疲劳性能良好，耐腐蚀性能优于传统钢材，能在恶劣海洋环境中保持结构稳定可靠。研究揭示了其在盐雾腐蚀下的疲劳行为特征，为舰船结构应用提供科学依据，有望推动舰船材料科学发展，提升舰船整体性能并延长使用寿命。