鎂合金輪轂螺栓連接的電偶腐蝕行為
來源: | 作者:chinacaw | 發布時間: 2020-03-05 | 677 次瀏覽 | 分享到:

摘要: 針對鎂合金汽車輪轂在實際應用中出現的電偶腐蝕這一難題,建立了輪轂、螺栓連接電偶腐蝕的物理模型和數學模型,推導出電偶腐蝕分析的控制方程式,利用有限元方法結合移動網格技術,模擬研究了鎂合金輪轂-鋼質螺栓連接在NaCI溶液中的電偶腐蝕行為,得到了連接螺栓沉孔深度和沉孔半徑對輪轂腐蝕深度的影響規律;并通過輪轂-螺栓連接偶對金屬的全浸試驗,驗證了鎂合金輪轂-鋼質螺栓連接電偶腐蝕模擬分析方法的正確性。結果表明:隨著沉孔深度增加,平均腐蝕深度先增加后減小;隨著沉孔半徑增加,平均腐蝕深度逐漸減小,而連接邊緣處最大腐蝕深度先增加后近似保持不變。

關鍵詞: 鎂合金輪轂;螺栓;電偶腐蝕;數值模擬;腐蝕深度

 
       
        

 

1 鎂合金輪轂-螺栓連接電偶腐蝕仿真模型

 

1.1 物理模型

1為鎂合金輪轂-螺栓連接的三維簡化模型示意圖。由圖1可見:當輪轂的螺栓沉孔中積存電解質時,由于鎂合金和鋼質緊固螺栓直接接觸,而且通過電解質環境構成回路,會形成腐蝕原電池,造成鎂合金輪轂腐蝕加速。

1 輪轂-螺栓連接的模型

 

選用3.5%(質量分數,下同)NaCl溶液作為電解質溶液,為了進一步簡化模擬,采用理想的二維軸對稱模型代替三維模型,簡化方法如圖2所示,選取abcd區域為研究對象,陰極邊界簡化為螺栓頭部在垂直方向的投影線段,dc段長度為螺栓沉孔深度H,bc段長度為螺栓沉孔半徑R。二維軸對稱模型網格劃分圖如圖3所示,對電解質區域進行網格劃分,由于陽極腐蝕時發生電化學溶解,為了準確模擬陽極腐蝕深度,在邊界處采用較密的網格劃分。

2 三維模型簡化方法示意圖

3 二維軸對稱模型網格劃分圖

1.2 數學模型

為了使所建立的模型能夠準確模擬腐蝕行為以及研究主要幾何因素對電偶腐蝕的影響,在DESHPANDE[11]的研究基礎上建立數學模型,模擬AE44鎂合金輪轂與MS鋼質緊固螺栓連接在3.5% NaCl溶液中的電偶腐蝕行為。

 

1.2.1 控制方程

本模型電解液中物質i的傳遞可用Nernst-Plank方程描述:

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