题目：多场耦合下橡胶密封件贮存失效机理研究

某型电液伺服阀使用丁腈橡胶密封圈作为密封元件，在长期贮存过程中，橡胶密封圈受到外部和内部诸多因素的作用而发生老化失效，导致伺服阀出现泄露等故障，严重影响了电液伺服阀的贮存寿命与可靠性。产品可靠性与寿命的评估离不开对产品失效机理的深入认识。本文以丁腈橡胶密封件为对象，采用加速试验的方法，研究其在试验过程中物理、力学等性能变化规律，结合失效过程中微观分子结构的变化，综合分析橡胶密封件在多场耦合条件下的失效机理。

针对高分子材料老化影响因素众多的特点，对贮存环境应力进行了简化。考虑贮存的实际环境条件，确定了橡胶密封件在贮存过程中的主要应力为温度、机械应力和油液。在此基础上，根据高分子的熵弹理论等，预测了橡胶分子在各应力作用下的运动过程，并设计了多场耦合条件下的加速试验，加速试验包括四种应力类型，即温度，温度/油液，温度/机械应力以及温度/油液/机械应力。

研究了不同试验条件下橡胶密封件质量保持率随试验时间的变化规律。结果表明，油液可以显著降低老化过程中密封件的质量，升高温度明显促进了不同应力类型下密封件质量的损失。机械应力对质量变化的影响则根据密封件所处的介质环境（空气或油液）以及温度的高低而有所不同。

对加速老化试样进行拉伸性能测试，研究了不同应力类型对密封件拉伸强度和拉断伸长率的影响。温度对密封件拉伸性能的影响最显著，高温下拉伸性能参数的退化速率和退化程度都大大增加；油液环境中拉伸性能的退化受到了抑制；机械应力对拉伸性能的影响则与密封件的介质环境和试验温度有关。

对典型拉伸断口进行扫描电镜观察，发现断口形貌特征与拉伸性能的变化较一致。随着老化程度的加深，断口逐渐出现了颗粒析出物和孔洞、二次裂纹等形貌特征，表明老化后材料变硬变脆。断口形貌还可以对拉伸应力-应变曲线出现的“尖峰”现象给出合理的解释。

利用显微红外光谱技术分析了老化过程中橡胶分子结构的变化，结合质量保持率、拉伸强度和拉断伸长率等参数的变化规律，对比分析了不同条件下橡胶密封件的失效机理。老化过程中涉及的化学反应包括主链的四类断链反应和两种交联反应，以及侧链上甲基的分解反应和氰基的加成反应，物理作用主要是油液对橡胶材料中添加剂的萃取。失效机理会随着多种因素的不同而有所区别，因此本文指出失效机理一致性的概念内涵应包含应力类型、应力水平以及试验时间三个方面。

根据加速试验的失效机理及失效机理一致性的相关分析，推断丁腈橡胶密封件的贮存失效机理为：主链发生C=C键交联反应和第一类断链反应，侧链甲基发生分解反应以及油液对橡胶材料添加剂的萃取作用。