结构设计对镁合金零部件腐蚀性能的研究和仿真

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本文采用实验与边界元仿真对比的研究方法研究了结构设计对镁合金零部件腐蚀性能的影响。基于镁合金发动机支撑架联接部位的结构特征,设计了一个镁合金电偶腐蚀测试平台。在这个电偶腐蚀测试平台上有不同的结构设计和电偶腐蚀隔绝。本文的研究原型为凯迪拉克ATS车型中的发动机支撑架,针对发动机支撑架联接部位的结构特征采用Unigraphics NX软件设计一个镁合金电偶腐蚀测试平台。压铸镁合金AXJ530作为电偶腐蚀测试平台的原材料,使用数控机床(CNC)来加工。铝合金A380薄板与镁合金电偶腐蚀测试平台形成电偶对,采用合金钢的螺栓和AISI 1045螺母进行紧固,同时铝合金AA6061垫圈作为电偶腐蚀隔绝。在镁合金电偶腐蚀测试平台上有22种不同的结构设计。研究发现,排水孔和排水坡都能有效减轻镁合金零部件在腐蚀环境中的电偶腐蚀,并且排水坡的效果比排水孔效果更好。在排水孔的结构设计中,水平排水孔比垂直排水孔更能有效提升耐腐蚀性能。同时,垂直排水孔的直径越大腐蚀性能越好,但垂直排水孔的最小直径为3.6 mm,低于此直径的排水孔在电偶腐蚀过程中由于腐蚀产物的冲刷淤积而堵塞,基本不具有减轻电偶腐蚀作用。当垂直排水孔底面位置降至与联接平面相平时,电偶腐蚀性能反而变差。在排水坡的结构设计中,圆锥斜坡和平面斜坡都能有效的减轻镁合金的电偶腐蚀,而且拔模角度或倾斜角度越大对腐蚀性能越有利,但是15?角的平面斜坡的腐蚀性能是最好的。只有同时有排水孔和排水坡结构设计才能取得最好的腐蚀性能。边界元数值仿真模型的计算结果与盐雾试验结果基本一致,这表明边界元仿真能够有效仿真金属部件在盐雾腐蚀环境下的电偶腐蚀。
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