点蚀过程是一个随机过程,本文根据非平衡统计理论建立金属材料点蚀长大过程的理论计算模型。基于点蚀长大的随机理论和发生机理,得到点蚀速率和点蚀深度随腐蚀时间的变化关系式;根据统计理论建立金属点蚀长大的偏微分方程,逐步推导出点蚀的概率密度分布函数、穿孔概率、材料的可靠性、点蚀寿命分布函数和平均点蚀寿命等。最后,以飞机铝合金LD2结构材料和Q235碳钢材料为例,对此理论模型进行具体应用并对计算结果分析。主要内容如下:研究背景:金属材料由于机械强度高、耐热性好、尺寸稳定性佳等优点,已经广泛应用于人们的生产与生活,但金属材料无论处在自然环境,还是工业环境,都容易受到周围环境的影响而发生腐蚀。点蚀是一种很常见的破坏性很强的局部腐蚀,是由于金属材料表面的钝化膜被局部破坏而引起的一种腐蚀形态。在腐蚀性环境的作用下蚀坑不断向纵深方向发展,且隐蔽性很强,容易在金属材料中造成灾难性破坏,从而极大地降低了材料的服役寿命及可靠性。因此,研究金属材料的腐蚀行为具有很强的现实意义。研究内容与方法:本文研究的金属点蚀长大过程是非平衡的不可逆过程,并考虑了材料在发生点蚀过程中由于材料本身和腐蚀环境的不均匀性而引起的涨落。通过建立和求解福克-普朗克方程推导出点蚀的概率密度分布函数,并根据最弱链模型计算点蚀的穿孔概率与材料的可靠性,从而进一步求得材料的点蚀寿命分布函数和平均点蚀寿命。最后,将此理论模型应用于飞机铝合金LD2结构材料和Q235碳钢材料的点蚀长大过程,得出非平衡统计理论模型对分析金属材料点蚀长大过程的适用性。研究结果:本文得出LD2铝合金材料和Q235碳钢材料点蚀的长大速率和点蚀深度随时间变化的理论曲线,且理论计算结果与试验数据比较吻合。同时,绘出了两种材料的时间和空间概率密度分布函数曲线,可预测金属材料在不同腐蚀时间下的最概然点蚀深度值和不同点蚀深度对应的最概然腐蚀时间范围。此外,根据点蚀穿孔概率和材料可靠性的理论计算方法得出LD2铝合金材料的穿孔概率和可靠性随时间的变化曲线,从而推理出金属材料服役过程的安全期,期望应用于金属材料的点蚀寿命预测和可靠性分析。