李旭东，刘治国，穆志韬

（海军航空工程学院 青岛校区，青岛 266041）

腐蚀损伤可以加速疲劳裂纹的形成与扩展，比单纯的机械疲劳对于金属结构可靠性和完整性威胁更大[1-3]。研究腐蚀环境下疲劳裂纹扩展规律对金属结构的可靠性分析和寿命预测显得尤为重要，对于航空工业意义尤为重大。本文针对6A02航空用锻造铝合金，通过马尔可夫链模型模拟裂纹扩展过程[4-5]，建立起腐蚀环境下疲劳寿命的预测表征方法。

1 腐蚀疲劳裂纹扩展试验

1.1 实验材料

试验件材料为6A02铝合金，其化学成分为（wt.%）：Al，92.5%；Cu，4.5%；Mg，1.42%；Mn，0.74%；Fe，0.26%；Si，0.19%；Zn，0.13%。抗拉强度450MPa，屈服强度342MPa。为了便于捕捉到裂纹，试验件为含单边缺口SENT狗骨状试件，其形状如图1所示。

1.2 实验方案

由于飞机在飞行过程中主要承受机械疲劳，而在地面停放的时候主要承受来自于环境的腐蚀损伤，因此在其任务剖面中存在“疲劳-腐蚀-再疲劳-再腐蚀”循环，因此本文采用对试件进行预先腐蚀，然后对腐蚀试件再进行疲劳加载的实验方案。

图1 试件形状以及尺寸

对于铝合金而言，EXCO溶液腐蚀是一种常用的腐蚀方式，其实验数据重复性好[4]。基于ASTM G34标准，配置标准EXCO溶液，然后将铝合金试件在腐蚀溶液中浸泡10小时，以模拟环境带来的腐蚀损伤。

疲劳实验采用带疲劳加载装置的SS550（Shimadzu，Japan）扫描电镜完成。试验在室温条件下进行，对试验件进行轴向拉-拉疲劳加载，波形为正弦波，最大加载应力为250MPa，应力比为0.1，加载频率为5Hz。在疲劳加载过程中，通过扫描电镜图像记录系统进行疲劳试件表面原位拍照，每间隔1000个应力循环次数记录1次裂纹长度及相应的循环数，直到试验件断裂为止，如图2所示。……