刘治国， 李旭东， 穆志韬

(海军航空工程学院青岛校区， 山东 青岛266041)



LC4铝合金服役环境下点蚀形貌特征及其演变规律

刘治国， 李旭东， 穆志韬

(海军航空工程学院青岛校区， 山东 青岛266041)

为获取飞机LC4铝合金在服役环境下典型点蚀形貌特征，采用模拟服役环境的加速腐蚀实验环境谱对材料试件进行加速腐蚀实验，定义3个参数蚀坑深度H、蚀坑表面长度L、蚀坑表面宽度W为表征蚀坑形貌特征参量，跟踪测量典型蚀坑不同腐蚀年限下此3个特征参量数值，获取典型蚀坑形貌特征参量数据检测结果。在此基础上，对检测结果分别采用统计分析和分形理论方法进行数据分析，获取LC4铝合金同一腐蚀年限下和不同腐蚀年限下典型点蚀蚀坑的形貌特征及其演变规律。结果表明：同一腐蚀年限下，点蚀蚀坑形貌特征参量符合对数正态分布；随着腐蚀年限的增加，点蚀蚀坑形貌特征参量逐渐体现出明显的分形特征，蚀坑形貌逐渐趋向坑深度较浅、坑表面长度较长、坑表面宽适中的特征。

铝合金；点蚀；形貌特征；统计分析；分形理论

飞机铝合金结构在服役过程中易受环境作用发生点蚀并扩展，点蚀蚀坑在疲劳载荷作用下易萌生裂纹而缩短结构疲劳寿命，降低结构剩余强度[1-2]，因而点蚀的萌生及扩展行为对飞机铝合金结构腐蚀疲劳分析至关重要，尤其是点蚀蚀坑形貌特征和点蚀蚀坑尺寸参数的演变规律，直接会影响到铝合金结构疲劳性能退化程度以及退化的概率特征[3-4]，因此，铝合金材料点蚀形貌特征相关问题的研究是该材料点蚀对其疲劳性能影响研究的基础性工作。

目前现有文献大都以点蚀蚀坑深度为表征铝合金点蚀形貌的特征参量，以深度数值等效为初始损伤尺寸进行剩余寿命计算，建立联系点蚀深度与疲劳寿命的相关模型[5-8]。同时为使寿命计算符合统计意义，对铝合金点蚀深度的分布规律进行了统计分析，文献[9-10]研究了铝合金在EXCO溶液中的蚀坑深度的分布规律，结果表明蚀坑深度符合对数正态分布或Gumbel分布；文献[11-12]对现役飞机铝合金结构腐蚀损伤数据进行统计分析，结果表明最大腐蚀深度服从3参数Weibull分布或正态分布；文献[13]采用铜加速乙酸盐雾试验方法对LY12CZ铝合金腐蚀行为进行研究，表明腐蚀深度服从Gumbel分布、正态分布、Weibull分布和对数正态分布。

然而，随着对铝合金点蚀行为研究的深入，目前认为铝合金在点蚀扩展过程中按体积变化规律进行扩展[14-16]，即除了蚀坑深度发展之外，其表面腐蚀损伤尺寸也发生变化，但相关学者为简化问题，如Wei、Harlow、张有宏等[14-16]将蚀坑表面等效为圆形或椭圆形，并且将点蚀蚀坑深度与表面尺寸的比例关系固定，但实际上铝合金点蚀受其微观结构因素影响，本质为随机过程[17-18]，其蚀坑深度与表面尺寸之间并未发现某种固定的函数关系或比例关系。同时随着铝合金点蚀对其疲劳寿命影响研究的深入，发现点蚀坑几何形状、表面积、蚀坑相互接近程度等点蚀特征的单独作用或相互作用，对腐蚀疲劳寿命的影响远远超过点蚀深度单个因素的影响[19-20]。

综上，本研究提出将点蚀损伤视为三维缺陷，以其深度、表面长度和宽度3个参数表征其形貌特征，并以国产飞机典型铝合金材料LC4为研究对象，分别采用统计分析与分形理论两种方法对该材料点蚀形貌特征开展研究。同时，为短时期内再现飞机LC4铝合金在服役环境下的点蚀形貌特征，也为了使点蚀形貌分析结果可直接应用于飞机服役环境下腐蚀疲劳寿命分析工作中，采用模拟飞机服役环境的加速腐蚀试验方法[21]获取该材料试件点蚀损伤数据。

1 LC4铝合金点蚀实验及数据

依据文献[21]中方法，开展LC4铝合金点蚀实验，具体实验条件如图1所示。实验不同周期，获取点蚀蚀坑深度、表面长度和宽度数据，3个参数的具体定义为：垂直于试件表面、向试件内部发展的蚀坑形状参数定义为蚀坑深度，用H表示；平行于试件轴线方向的蚀坑表面最大形状参数定义为蚀坑长度，用L表示；垂直于试件轴线方向的最大蚀坑表面形状参数定义为蚀坑宽度，用W表示，3个参数的单位均为μm，示意图如图2所示。

图1 加速腐蚀试验环境谱Fig.1 Accelerated corrosion spectrum

共开展了13个当量腐蚀年限的加速腐蚀实验，部分腐蚀年限下的试件表面形貌如图3所示。

采用三维显微镜对典型蚀坑跟踪测量，得到多个典型蚀坑不同当量腐蚀年限下三维参数数据，部分当量腐蚀年限下的典型蚀坑三维参数如表1所示。

图2 点蚀蚀坑形貌参数示意图Fig.2 Schematic diagram of corrosion pit topography parameter

图3 不同腐蚀年限下LC4试件表面点蚀形貌Fig.3 Pitting corrosion topography of LC4 samples in different corrosion years (a) 3 a；(b) 5 a；(c)10 a

表1 部分当量腐蚀年限下LC4试件典型蚀坑形貌参数数据Table 1 Corrosion pit topography parameter of LC4 specimen in different corrosion years

2 LC4铝合金点蚀蚀坑形貌特征参数分布规律分析

从表1中可见，在同一腐蚀年限下，不同的典型蚀坑几何尺寸存在一定的分散性，通过对当量腐蚀年限5年、9年和11年的典型蚀坑形貌参数进行统计分析，从宏观上把握点蚀蚀坑形貌特征。3个当量腐蚀年限下，典型蚀坑形貌参数的统计直方图如图4所示。

图4 不同当量腐蚀年限下典型蚀坑形貌参数分布直方图 (a)5年；(b)9年;(c)11年;(1)长；(2)宽；(3)高Fig.4 Distribution histograms of corrosion pit topography parameter in different equivalent corrosion years (a)5 a；(b)9 a；(c)11 a；(1)L;(2)W;(3)H

从图4可以看出，对同一腐蚀年限下试样，蚀坑长度、深度总体呈偏态分布，对其进行对数处理后则较好地符合对数正态分布模式，这一结论与以往研究结果较为一致[9-13]。

蚀坑宽度总体呈正态分布，对较为接近的正态分布假设检验的结果是：当量腐蚀年限分别为5年、9年、11年的典型蚀坑宽度显著性系数α分别为0.105，0.064和0.032，在α0.01这样较低的显著性水平下，3个样本均不拒绝正态分布假设，因此可以认为蚀坑宽度近似服从正态分布。

根据表1中数据，并将蚀坑形貌参数各自的分布特征综合起来可以得到同一腐蚀年限下蚀坑形貌的总体特征是：蚀坑深度相对浅，而蚀坑表面长度较长，表面宽度适中，这样的点蚀蚀坑较多；而点蚀深度较深，蚀坑表面长、宽度尺寸较大或较小的蚀坑较少。上述结论与某型飞机LC4铝合金结构于服役环境下点蚀损伤形貌特征较为一致，如图5所示，该LC4材料壁板在机场环境下服役10年，达到首翻期时检查其点蚀情况，观测到其表面分布了多个表面尺寸较大、深度较浅的蚀坑，如图中的数字序号所示部位，由此说明本工作分析结果与飞机LC4铝合金结构服役环境下的点蚀损伤关联性较好。

图5 某型机LC4铝合金结构点蚀形貌Fig.5 Corrosion topography of a typical aircraft LC4 structure

另从表1中可见，随着腐蚀年限的增加，点蚀表面损伤尺寸(蚀坑长度与宽度)增大趋势较为明显，说明在一定腐蚀周期内，点蚀密度[22]随着腐蚀年限的增加而增加，这一结论从图3中也明显可见，并且与文献[22]研究结论一致。

3 LC4铝合金点蚀蚀坑形貌特征参数分形规律分析

上节采用数据统计方法对同一腐蚀年限下LC4铝合金点蚀形貌特征进行了分析，为后续进行相关疲劳寿命分析，还需掌握该材料点蚀形貌随腐蚀年限的变化规律，对于此问题，以往大多采用腐蚀动力学规律[23-25]的方法开展研究，而铝合金点蚀过程为非线性[14，26]过程，腐蚀动力学方法难以准确把握点蚀形貌特征随腐蚀周期的变化规律。目前，分形理论方法由于具有较好的非线性分析能力，逐渐应用到腐蚀损伤研究中[27-28]，本工作尝试采用该理论方法，对LC4铝合金点蚀形貌特征随腐蚀年限的变化进行分析。

分形理论是现代非线性科学中的一种，用来描述复杂物理现象或动力学过程的一种理论，其基本原理是通过复杂现象或过程中深层次的简单相似组分揭示其规律性，通常采用分形维数定量描述客观事物的“非规则”程度，根据研究问题的不同，分形维数有不同的定义方式，常见的有相似维、Hausdorff维、盒维、谱维、拓扑维等[29]。

本工作采用Hausdorff维对LC4铝合金点蚀形貌特征随腐蚀年限变化规律进行研究， Hausdorff维的本质是采用分形维数对不光滑、不规则的形状进行准确、合理的描述，探究其中演变规律；其基本规律是，一个变量(一般对应于观察值)随另一变量(一般对应于度量尺度)的增大而迅速减小，二者呈负幂函数关系，或在双对数坐标上呈负线性关系。该维数的具体定义可表示为，设定标尺的基准单位为ε，用其丈量得到轮廓线尺度用N表示，则N是关于ε的函数，可以表示为N(ε)。减小基准单位ε后，则轮廓线尺度N(ε)会发生增大变化。据此，做lgN-lgε图，到斜率为负的直线图，则丈量基准ε和轮廓线尺度N之间存在幂函数关系：

N(ε)∝ε-D

(1)

式中，D为Hausdorff分型维数。D的计算可由下式进行，

(2)

式中：ε1和ε2分别为基准单位1和基准单位2；N(ε1)和N(ε2)分别表示对应基准ε1和ε2的轮廓线尺度1和尺度2。

基于上述理论，采用式(2)对当量腐蚀年限5年、9年和11年的典型点蚀蚀坑形貌特征参数演变规律进行分析。

3.1蚀坑深度演变规律

分别对上述3个年限下的蚀坑深度和频次取自然对数，以其作为横坐标和纵坐标，得到一定蚀坑深度对应一定频次的散点图，根据散点拟合直线，如图6所示。在此双对数坐标系下，散点的线性趋势明显，线性趋势确定系数接近于1，依据分形理论和式(2)可知，不同腐蚀年限下点蚀蚀坑深度具备分形特征，拟合直线的斜率即为其Hausdorff分形维数，即D。

图6 蚀坑深度分形特征及演变规律Fig.6 Fractal characteristics and evolution laws of corrosion pit depth (a)5 a；(b)9 a；(c)11 a

根据分形理论，若点蚀深度的分形维数D→0，则说明点蚀深度具有较大的随机性，不具备分形特征；相反，若点蚀深度的分形维数为D→∞，则其深度数值应趋于一致。根据式(2)计算，点蚀深度分形维数D与腐蚀年限呈正增长关系，即蚀坑深度的分形维数总体上随腐蚀年限延长而增大，因此可以得出，在腐蚀初期，LC4铝合金材料点蚀深度具有较大的随机性，而随着腐蚀年限的延长，点蚀深度有逐渐趋于同一稳定的趋势。

上述结论与铝合金点蚀过程极为吻合。文献[17-18]认为，铝合金点蚀在初期萌生阶段为亚稳态，本质为随机过程，受多种因素影响，点蚀深度具有较大的随机性。随后，随着点蚀反应的发生、发展，原有蚀坑在深度上的扩展与新蚀坑的萌生同步进行，直至点蚀发展为稳态过程。在此过程中，起初原有蚀坑与新萌生蚀坑在深度上存在差异，蚀坑深度分形特征不明显，分形维数较小。而后，新蚀坑萌生速率减弱，点蚀反应主要集中在已有蚀坑位置上扩展(深度与表面方向)，并且原有蚀坑由于点蚀产物阻碍，深度方向扩展缓慢，而新蚀坑点蚀产物较少，深度方向发展较快，因此，在点蚀中后期，原有蚀坑与新萌生蚀坑在深度方向上逐渐趋于一致，分形特征逐渐显现。

综上，不同腐蚀年限下点蚀深度分形维数较好地体现了深度数值的变化规律。

3.2蚀坑长度演变规律

采用与蚀坑深度分析中相似方法，得到蚀坑长度对应频次的散点图，根据散点拟合直线，如图7所示。图中散点的线性趋势明显，可知不同腐蚀年限下点蚀蚀坑长度具备分形特征，且分形维数同样随着腐蚀年限的延长呈递增趋势变化。这是因为在点蚀初期，点蚀蚀坑表面长度分形维数较小，说明蚀坑长度数值分散性较大，这是受材料微观结构中组成粒子的方向和位置影响[30-31]。随着点蚀由萌生亚稳态过渡到扩展稳态，在点蚀后期，点蚀蚀坑表面长度分形维数逐渐增大，说明蚀坑长度数值渐趋接近。

另外，由于蚀坑内部受点蚀产物保护影响，而材料表面直接与腐蚀溶液接触，因此点蚀蚀坑表面尺寸的绝对值和变化率都大于点蚀深度的绝对值和变化率。

蚀坑宽度与蚀坑长度同为点蚀表面尺寸，其分析方法和分析结果与蚀坑长度的方法和结论相类似，在此不再赘述。

综合不同腐蚀年限下点蚀蚀坑深度、长度、宽度的分形维数研究结果，并结合表1中实验数据，可以看出：LC4铝合金随着腐蚀年限的增加，典型蚀坑形貌特征参数由最初的分散性逐渐趋于各自的统一，其中蚀坑深度趋近较小值附近，蚀坑长度趋向较大值，而蚀坑宽度趋向中等值附近；总体而言，蚀坑形貌呈现出深度浅、表面狭长特点。对腐蚀年限11 a试件表面典型蚀坑进行扫描电镜观测，如图8所示，较好地体现了蚀坑形貌特征。

图7 蚀坑表面长度分形特征及演变规律Fig.7 Fractal characteristics and evolution laws of corrosion pit surface length (a)5 a；(b)9 a；(c)11 a

图8 试件典型蚀坑形貌(11个腐蚀年限)Fig.8 Typical corrosion pit topography of specimen (11 corrosion years)

4 点蚀形貌特征与疲劳寿命分析关联

目前，铝合金腐蚀疲劳寿命研究的总体思路认为疲劳裂纹由点蚀蚀坑萌生并扩展，这一论点已有多位学者实验验证[1,6]。在具体进行寿命计算时，通常将蚀坑等效为裂纹，蚀坑的尺寸即为裂纹的初始尺寸，根据蚀坑尺寸大小，或采用先短裂纹扩展、后长裂纹扩展，或采用长裂纹扩展的方法进行寿命计算[6,32]。以长裂纹扩展为例，通常采用修正的Paris公式进行计算，其中应力强度因子不但与远场应力S、裂纹尺寸a有关，还与具体的裂纹几何形状有关，如式(3)所示[33]：

(3)

式中，Y为几何形状修正系数。不同的裂纹几何形状，Y具有不同的表达形式，在此不进行详述。由此可见，本工作所研究的点蚀蚀坑的形貌特征直接影响到几何形状修正系数的计算以及控制裂纹扩展的应力强度因子的计算，分析结果可作为后续腐蚀疲劳寿命计算的依据。

5 结 论

(1)在同一腐蚀年限下，LC4铝合金点蚀蚀坑形貌特征参数符合对数正态或正态规律分布。

(2)在不同腐蚀年限下， LC4铝合金点蚀蚀坑形貌特征参数数据逐渐体现出明显的分形特征，随着腐蚀年限的增加，蚀坑形貌特征参数的分形维数逐渐增大。

(3)LC4铝合金材料在腐蚀初期，点蚀为亚稳态过程，蚀坑形貌特征参数存在较大的分散性，而随着腐蚀年限的延长，点蚀逐渐过渡为稳态过程，蚀坑形貌特征参数逐渐趋向各自的统一。

(4)综合而言，随着腐蚀年限增加，LC4铝合金在服役环境下的点蚀逐渐趋向坑深度相对较浅、坑长较长、坑宽适中的形貌特征。

[1] PAN S, MAHADEVAN S. Damage tolerance approach for probabilistic pitting corrosion fatigue life prediction[J].Engineering Fracture Mechanics, 2001，68(13):1493-1507.

[2] SANKARAN K K, PEREZ R, JATA K V. Effects of pitting corrosion on the fatigue behavior of aluminum alloy 7075-T6: modeling and experimental studies[J]. Materials Science and Engineering：A,2001，297(1/2):223-229.

[3] 张川.含腐蚀损伤金属材料剩余寿命与剩余强度研究[D].南京:南京航空航天大学,2012.

(ZHANG C. Research on residual life and residual strength of metals with corrosion damage[D]. Nanjing: Nanjing University of Aeronautics and Astronautics,2012.)

[4] 李富民, 袁迎曙. 氯盐腐蚀钢绞线蚀坑几何尺寸的分布特征[J]. 煤炭学报,2011,36(11):1826-1831.

(LI F M, YUAN Y S. Distributing character of size of pits on steel strands corroded by chloride[J].Journal of China Coal Society,2011,36(11):1826-1831.)

[5] WALDE K V D, HILLBERRY B M. Characterization of pitting damage and prediction of remaining fatigue life[J]. International Journal of Fatigue,2008,30(1):106-118.

[6] DUQUESNAY D L, UNDERHILL P R, BRITT H J. Fatigue crack growth from corrosion damage in 7075-T6511 aluminium alloy under aircraft loading[J]. International Journal of Fatigue,2003,25(5):371-377.

[7] WEI R P. Corrosion and corrosion fatigue of airframe materials[R]. [s.l.]:US Department of Transportation and Federal Aviation Administration，2000.

[8] HOEPPNER D W. Model for prediction of fatigue lives based upon a pitting corrosion fatigue process[S]∥Fong J T, editor. Fatigue mechanisms, ASTM STP 675. Philadelphia: American Society for Testing and Materials;1979:841-870.

[9] 王逾涯, 韩恩厚, 孙祚东, 等. LY12CZ铝合金在EXCO溶液中的腐蚀行为研究[J].装备环境工程,2005,2(1):20-23.

(WANG Y Y, HAN E H, SUN Z D，etal. Study of corrosion behavior of LY12CZ aluminum alloy in EXCO solution[J].Equipment Environment Engineering,2005,2(1):20-23.)

[10] 谢伟杰, 李荻, 胡艳玲, 等. LY12CZ和7075T7351铝合金在EXCO溶液中腐蚀动力学的统计研究[J].航空学报,1999,20(1):34-38.

(XIE W J, LI D, HU Y L,etal. Statistical study of corrosion kinetics laws for LY12CZ and 7075T7351 aluminum alloy in EXCO solution[J]. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica,1999,20(1):34-38.

[11] 陈跃良, 杨晓华, 秦海勤.飞机结构腐蚀损伤分布规律研究[J]. 材料科学与工程,2002,20(3):378-380.

(CHEN Y L, YANG X H, QIN H Q. Study on corrosion damage distribution law of aircraft structure[J]. Materials Science & Engineering,2002,20(3):378-380.)

[12] 穆志韬, 李荻. LY12CZ 铝合金型材构件腐蚀失效动力学规律研究[J].机械工程材料,2003,27(8):18-20.

(MU Z T, LI D. Corrosion failure dynamic law of the shape LY12CZ[J]. Materials for Mechanical Engineering,2003,27(8):18-20.)

[13] 陈群志, 崔常京, 孙祚东，等. LY12CZ铝合金腐蚀损伤的概率分布及其变化规律[J].装备环境工程,2005,2(3):1-6.

(CHEN Q Z, CUI C J, SUN Z D，etal. Probability distribution and variation of corrosion damage of LY12CZ aluminum alloys[J].Equipment Environment Engineering,2005,2(3):1-6.)

[14] WEI R P. A model for particle-induced pit growth in aluminum alloys[J]. Scripta Mater,2001,44(11):2647-2652.

[15] HARLOW G D. Constituent particle clustering and pitting corrosion[J]. Metallurgical and Materials Transactions A,2012,43(8):2832-2838 ．

[16] 张有宏. 飞机结构的腐蚀损伤及其对寿命的影响[D].西安: 西北工业大学,2007.

(ZHANG Y H. The Corrosion damage and its effect on life of aircraft structure[D]. Xian: Northwestern Polytechnical University,2007.)

[17] MURER N, BUCHHEIT R G. Stochastic modeling of pitting corrosion in aluminum alloys[J].Corrosion Science,2013，69(1)：139-148.

[18] VALOR A, CALEYO F, ALFONSO L,etal. Stochastic modeling of pitting corrosion: a new model for initiation and growth of multiple corrosion pits[J].Corrosion Science,2007，49(2)：559-579.

[19] JONES K, HOEPPNER D W. Pit-to-crack transition in pre-corroded 7075-T6 aluminum alloy under cyclic loading[J].Corrosion Science,2005，47(9):2185-2198.

[20] BATHCHELOR A D，SUTHERLAND A B， COLVER C. Initiation and early growth of fatigue cracks in an aerospace aluminium alloy[J]. Fatigue Fract Eng Mater Struct,2002,25(2):111-125.

[21] 刘治国, 穆志韬, 边若鹏. LD2铝合金加速腐蚀蚀坑演化的ARIMA模型研究[J].机械强度,2012,34(4):608-614.

(LIU Z G, MU Z T, BIAN R P. Study on ARIMA model of LD2 aluminum alloy accelerated corrosion pit evolvement[J]. Journal of Mechanical Strength,2012,34(4):608-614.)

[22] ISHIHARA S, NAN Z Y, MCEVILY A J,etal. On the initiation and growth behavior of corrosion pits during corrosion fatigue process of industrial pure aluminum[J]. International Journal of Fatigue,2008,30(9):1659-1668.

[23] 李玉海, 贺小帆, 陈群志, 等. 铝合金试件腐蚀深度分布特性及变化规律研究[J]. 北京航空航天大学学报,2002,2(1):98-101.

(LI Y H, HE X F, CHEN Q Z,etal. Investigation on distribution and variable rule for corrosion depth of aluminum alloy specimen[J].Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics,2002,2(1):98-101.)

[24] 穆志韬. 海军飞机结构腐蚀损伤规律及使用寿命研究[D]. 北京: 北京航空航天大学,2002.

(MU Z T. Research on the corrosion damage laws and the using life of navy aircraft[D]. Beijing: Beijing University of Aeronautics and Astronautics,2002.)

[25] 赵建国, 鲍宇, 梁作舟. 铝在三氯乙酸介质中的腐蚀动力学[J]. 腐蚀与防护,2011,32(11):888-891.

(ZHAO J G, BAO Y, LIANG Z Z. Corrosion kinetics of aluminum in trichloracetic acid[J]. Corrosion & Protection,2011,32(11):888-891.)

[26] HARLOW D G ， WEI R P . Probability modeling and material microstructure applied to corrosion and fatigue of aluminum and steel alloys[J].Engineering Fracture Mechanics,2009，76(5):695-708.

[27] 苏景新. 铝锂合金剥蚀研究和分形维数在表征腐蚀中的应用[D]. 杭州: 浙江大学,2005.

(SU J X. Study on the exfoliation corrosion of AI-Li alloys and the application of fractal dimension in corrosion research[D]. Hangzhou: Zhejiang University,2005.)

[28] 陈定海, 穆志韬, 苏维国, 等. 铝合金加速腐蚀形貌分形特征提取[J]. 机械强度,2012,34(2):278-281.

(CHEN D H, MU Z T, SU W G,etal. Extracting fractal characteristics from corrosion morphology of aluminum alloys[J].Journal of Mechanical Strength,2012,34(2):278-281.)

[29] MANDELBROT B B. 大自然的分形几何学[M]. 陈守吉,凌复华,译. 上海: 上海远东出版社,1998.

(MANDELBROT B B. The fractal geometry of nature[M]. Shanghai: Shanghai Far-east Press,1998.)

[30] WALDE K V D，HILLBERRY B M. Initiation and shape development of corrosion-nucleated fatigue cracking[J]. International Journal of Fatigue,2007,29(7):1269-1281.

[31] HARLOW D G, NARDIELLO J, PAYNE J. The effect of constituent particles in aluminum alloys on fatigue damage evolution:statistical observations[J].International Journal of Fatigue,2010,32(3):505-511.

[32] PAO P S, GILL S J, FENG C R. On fatigue crack initiation from corrosion pits in 7075-T7351 aluminum alloy[J]. Scr Mater，2000,43(5):391-396.

[33] BOGDANOV S. Fatigue life prediction based on the advanced fatigue crack growth model and the Monto-Carlo simulation method[D]. Waterloo Ontario, Canada: University of Waterloo,2014.

(责任编辑：徐永祥)

PittingCorrosionTopographyCharacteristicsandEvolutionLawsofLC4AluminumAlloyinServiceEnvironment

LIU Zhiguo， LI Xudong， MU Zhitao

(Naval Aeronautical Engineering Academy Qingdao Branch，Qingdao 266041，Shandong China)

Aircraft aluminum alloy is easy to initiate pitting corrosion in the service environment, the pitting corrosion topography characteristics could directly affect the fatigue mechanical property of structure material. In order to obtain the pitting corrosion topography characteristics of LC4 aluminum alloy in the service environment, the accelerated corrosion test was carried out along the accelerated corrosion test environment spectrum which imitated the service environment spectrum, and the corrosion topography characteristic parameters of corrosion pit depthH,corrosion pit surface lengthLand corrosion pit surface widthWwere defined respectively. During the corrosion test process ,the three parameters of typical corrosion pit were successively measured in different equivalent corrosion years for obtaining the corrosion pit damage size data, then the data were analysed through the statistics method and fractal theory. Further more in order to gain the pit topography characteristics in the same equivalent corrosion year and the topography evolution laws during different equivalent corrosion years were gained. The analysis results indicate that LC4 aluminum alloy corrosion pit topography characteristics in the service environment include the following: firstly, the pit topography characteristic parameters conform to the lognormal distributions in the same equivalent corrosion years; secondly,the pit topography characteristic parameters gradually reflect the fractal feature in accordance with the equivalent corrosion year increment, and the pits tend to be shallow, long and moderate wide topography character.

aluminum alloys；pitting corrosion；topography characteristics；statistical analysis；fractal theory

2016-12-21；

2017-01-16

国防科学技术基金(9140A25011007JB45)

刘治国(1976—)，男，博士研究生，主要研究方向为飞机结构腐蚀疲劳寿命与可靠性分析， (E-mail)qdnuaalzg@163.com。

10.11868/j.issn.1005-5053.2016.000229

TG174 V216.5

： A

： 1005-5053(2017)04-0025-08