腐蚀介质下高强钢三明治板

腐蚀介质下高强钢三明治板焊接接头各区域腐蚀性能研究材料科学与工程学院MATERIALSSCIENCEANDENGINEERING答辩学生：刘兴晋指导老师：陈剑虹乔及森本课题研究：高强钢三明治板在腐蚀介质下三明治板的母材、热影响区、母材等的力学性能和腐蚀行为等腐蚀介质为：人工配制的与海水成份相同的溶液。实验条件为：只在腐蚀介质下，使用全浸法进行实验下图为三明治钢：三明治钢有Z字形、W型、1字形等V-CoreZ-CoreI-CoreX-CoreO-Core此次研究的三明治钢类型为1字形三明治钢，其焊接方式为激光焊接，钢板厚度5mm三明治钢板的优点：有序栅格型三明治结构是在三明治结构的基础上发展起来的一种新型超轻有序微结构，具有更高比强、高能量吸收、工简加单、形状规则、质量轻、受力明确等优点，主要运用于航空航天工程、船舶工程、汽车防护工程等对超轻金属材料迫切需求的领域。高强钢三明治板具有：高强度与高刚度、减重、抗冲击性能好、减噪防震、绝热防火、高安全性、高能量吸收与损伤容限、节约材料、极大降低材料成本模块设计、极大降低制造与安装成本……左图为美国海军旗舰LCC20的天线平台减重４０％三明治板的制备方法：关键技术叠板间隙变化，芯板不对称小孔底部封闭大面积密集焊缝焊接焊接接头承受复杂应力状态d1d2明三治板的焊接要求：盖板与芯板要用激光穿透焊接课题意义针对金属三明治板激光焊接板件在实际应用中面临的腐蚀条件下的各项性能的变化开展高强钢三明治板高功率激光焊接板件在腐蚀介质下使用性能的科学问题研究。在成熟的金属三明治板激光焊接制造的基础上，对三明治板在腐蚀介质下的性能进行研究本课题的研究成果为船舶三明治板在腐蚀条件下使用提供依据实验内容失重法是根据腐蚀前、后金属试件重量的变化来测定金属腐蚀速率的。把金属做成一定形状和大小的试件，放入模拟海水中腐蚀，经过一定的时间后，取出并测量其重量和尺寸的变化，即可计算其腐蚀速率。可通过下式（1）计算金属的腐蚀速率：式中，v-为金属的腐蚀速率，g/(m2·h)；m0为腐蚀前试件的质量（单位为g）；m1为经过一定时间的腐蚀，并除去表面腐蚀产物后试件的质量（单位为g）；S为试件暴露在腐蚀环境中的表面积（单位为m2）；t为试件腐蚀的时间（单位为h）。tv1-Smmo（1）1.失重法测三明治板的腐蚀率年腐蚀率计算方法：年腐蚀率（corrosionrate）指单位时间内，单位面积上金属材料损失的重量，或单位时间内，金属材料损失的平均损失的浓度厚度，计算方法如式（2）。单位：mm/at)(876001Ammo(2)式中m0为试验前预处理干燥后的试样质量（g）；m1为试验后经过酸、碱、醇处理干燥后的试样质量（g），A为碳钢试样的总表面积（mm²）；t为试验时间（h）；为碳钢的密度（g/cm3）。2.T型接头硬度测试（测量宏观维氏硬度值）硬度测试位置示意图：沿垂直于面板方向和平行于面板方向分别取点测试焊接接头硬度值，如图中直线所示方向，包括母材、热影响区、熔合线和焊缝，每处至少取3个点的平均值作为最终的测量值。T型接头腐蚀前与腐蚀后硬度的对比3.应用光学电镜观察各区域T型接头焊缝电镜图片母材1000倍电镜下母材的图片4.扫描电镜照片机能谱分析扫描电镜下失重试验腐蚀后的母材的5.脱落锈层的XRD分析0204060801000204060801001202311相对强度2θ/(°)1231-FeOOH2-Fe2O33-Fe3O4腐蚀试样脱落物质XRD分析