飞机用铝合金-CFRP搭接结构的电偶腐蚀预测研究

目的通过有限元仿真,预测飞机复合材料-铝合金搭接试件可能产生的腐蚀部位和腐蚀深度。方法采用动电位极化的方法,测得温度为40℃的5%NaCl溶液中铝合金和复合材料两种材料的极化曲线。以极化曲线及其拟合的电化学动力学参数作为边界条件,建立电偶腐蚀仿真模型。通过模型计算,分别得到两种材料的腐蚀预测结果,将其结果与实验室腐蚀试验结果进行对比。结果电偶试件模型预测得到的电偶电位值与实验测量得到的电偶电位值对比误差为4.2%。搭接试件的腐蚀部位为偶接处3 mm内,其腐蚀分布与搭接件电偶腐蚀模型预测的电位分布规律基本一致,腐蚀深度的预测值和腐蚀实验的实测值对比误差为12.5%。结论该研究的仿真预测结果与试验结果在一定程度上具有一致性,证明了仿真模型的正确性。     

环境因素对X80管线钢在NS4溶液中腐蚀性的影响

通过动电位极化方法研究了温度、溶解氧、pH值等环境因素对X80管线钢在NS4溶液中腐蚀性的影响,并将三者对X80钢腐蚀速率的影响程度进行了灰关联分析.动电位极化曲线试验结果表明:随着NS4溶液中溶解氧含量的减少,X80钢的腐蚀电流密度(icorr)降低,耐腐蚀性增加;随着溶液温度升高和溶液pH值降低,X80钢的腐蚀电流密度增加,耐腐蚀性下降;灰关联分析结果表明:根据关联度的大小,环境因素对X80钢腐蚀速率影响大小的顺序为溶解氧、溶液pH值、温度.     

钼酸钠对靶用 5083 铝合金耐蚀性能影响的研究

目的提高靶用5083铝合金材料的耐蚀性。方法分别运用阳极极化、交流阻抗及EDS等试验技术研究钼酸钠对5083铝合金在3%氯化钠溶液中的耐蚀性能影响。结果钼酸钠加入3%氯化钠溶液以后,该铝合金的腐蚀电位下降,点蚀电位与腐蚀电位分离,维钝电流减小,阻抗值增大,抗点蚀能力提高。结论钼酸钠对5083铝合金产生缓蚀作用。     

T700碳纤维环氧树脂复合材料与2A12铝合金电偶腐蚀研究

目的研究电偶腐蚀行为。方法根据飞机服役过程中面临的典型气候条件,对T700碳纤维环氧树脂复合材料与2A12铝合金连接在不同环境温度(0,10,20,30,40℃)、不同p H值(3,5,7)和不同质量分数(3.5%,7%,10%Na Cl溶液)电解质溶液条件下进行电偶腐蚀实验,并分析各参数对电偶腐蚀的影响规律和电偶腐蚀对材料的影响。结果随着电解质溶液温度、Na Cl浓度的升高和p H值(限酸性环境)的降低,腐蚀电流逐渐增大。结论电偶腐蚀过程对复合材料影响不大,铝合金腐蚀破坏加重。     

基于腐蚀电流的加速腐蚀关系可靠性模型

目的通过对加速腐蚀关系的研究,为飞机的日历寿命的确定提供依据。方法首先提出基于腐蚀电流的加速腐蚀关系可靠性模型,并通过测试极化曲线的方法得到LY12和ZL115两种飞机常用铝合金材料在蒸馏水及不同浓度Na Cl溶液中的腐蚀电流。结果由于材料缺陷分布的随机性,铝合金的腐蚀电流具有随机特征,且随着盐浓度的增加而增大。两种铝合金材料的加速腐蚀关系系数在统计上存在较大的差异,在3.5%盐浓度下(温度)考虑95%置信度的加速腐蚀关系系数,LY12铝合金为3.53、ZL115为2.32。结论本文基于腐蚀电流的加速腐蚀关系的研究可以很好地为飞机日历寿命确定提供依据。     

三种典型菌种复合环境下2A12铝合金的腐蚀行为研究

目的研究由硫酸盐还原菌、铁细菌、脱氮硫杆菌三种典型菌种复合环境下飞机常用材料2A12铝合金的腐蚀行为。方法实验室内菌种培养再现飞机内部封闭部位复合菌种环境,通过电化学交流阻抗、动电位极化曲线及体视显微镜对2A12铝合金的电化学性能和宏微观形貌进行表征,揭示2A12铝合金在复合菌落下腐蚀程度随时间和复合菌落的影响。结果与空白试验对比发现,复合菌种环境下,2A12铝合金表面出现明显裂缝与腐蚀坑,部分腐蚀孔隙中有腐蚀产物与微生物膜的残留。在复合菌液中,腐蚀电流密度最小为1.12×10~(-6)A/cm~2,最大为2.43×10~(-6)A/cm~2。结论三种典型菌种复合环境下,2A12铝合金的腐蚀速率是对照组的62.79倍,腐蚀深度是对照组的3.41倍,复合菌落对2A12铝合金的腐蚀影响规律与菌落种类、代谢特点及多种菌落间相互作用有关。     

6A01-T5铝合金/304不锈钢的缝隙腐蚀行为研究

目的 研究6A01-T5铝合金和304不锈钢异种金属间的缝隙腐蚀行为规律。方法 采用常温常压浸泡腐蚀方法,结合SEM、EDS、XRD和白光干涉检测,对6A01-T5铝合金/304不锈钢缝隙结构在碱性Na Cl溶液中的腐蚀行为进行研究。结果 6A01-T5铝合金/304不锈钢缝隙腐蚀表现为在缝口处产生沿缝口方向的凹陷渠,在缝内,以局部减薄和腐蚀坑为主,并随着腐蚀时间的延长,腐蚀程度逐渐加重。不同区域腐蚀产物的形貌和成分组成不尽相同,缝外暴露区的腐蚀产物表现为晶体颗粒状,主要成分为Ca CO3和Al(OH)3等铝的腐蚀产物。缝口附近沿缝口方向形成一层有明显界线的腐蚀产物覆盖层,缝隙内部的腐蚀产物相对较少,表现为尺寸相对较小的结块,主要成分为Al(OH)3等铝的腐蚀产物。结论 在6A01-T5铝合金与304不锈钢非电连接情况下,6A01-T5铝合金/304不锈钢缝隙内2种金属分别独立发生缝隙腐蚀,因2种金属在腐蚀过程中争夺O2,使得304不锈钢对6A01-T5铝合金的缝隙腐蚀起到抑制作用。     

H62铜合金镀金接触件镀层破损条件下的腐蚀仿真

目的研究镀层破损条件下的盲孔结构腐蚀。方法利用COMSOL软件实现仿真,通过改变镀层破损区距缝隙口距离(W)和缝隙宽度(H)这两个参数,探讨其对腐蚀的影响。结果腐蚀经过极为短暂的初始阶段即进入稳定阶段,且电流在初始阶段远大于稳定阶段,电解质电位、电极电位在初始及稳定阶段完全不同。阳极反应均发生于破损区域,阴极反应在稳定阶段集中于缝隙口。W、H的增大均会使得电流密度有所增大,但当W大于0.7 mm时,其影响十分微弱,可认为处于稳定值。结论镀层破损条件下的腐蚀为阴极氧化还原反应控制的均匀腐蚀,氧气在初始阶段被快速消耗而得不到补充。W在较小时的改变会对腐蚀有所影响,H的增加会加剧腐蚀。     

阳极化对SP700钛合金/2A12铝合金偶对电偶腐蚀影响研究

目的 研究阳极化处理对SP700钛合金与2A12铝合金电偶对的腐蚀行为和机理的影响。方法 采用电化学极化曲线测试法对阳极氧化处理前后的SP700钛合金的耐蚀性能进行初步研究,并以此作为边界条件,采用有限元数值模拟的方法,对不同状态的SP700钛合金与2A12铝合金组成的偶对电偶腐蚀情况进行模拟计算。同时,开展电偶对的电偶腐蚀试验,对模拟结果进行验证。此外,通过对电偶腐蚀后的试件表面微观形貌进行表征,进一步分析不同电偶对的腐蚀规律差异。结果 SP700钛合金阳极氧化前的自腐蚀电位为‒283 mV,腐蚀电流密度为6.164×10^‒9 A/cm²;氧化后的自腐蚀电位为‒270 mV,腐蚀电流密度为8.589×10^‒10 A/cm²。SP700钛合金阳极氧化前与2A12铝合金的试验和仿真平均电偶电流密度分别为6.81、6.76 μA/cm²;SP700钛合金阳极氧化后与2A12铝合金的试验和仿真平均电偶电流密度分别为2.58、2.54 μA/cm²。结论 SP700钛合金表面阳极化处理可有效降低与铝合金之间电偶腐蚀的敏感性。     

5083铝合金在3%NaCl溶液中的微区电化学特性

目的对5083铝合金在海水环境下的腐蚀行为进行深入的探索。方法在3%Na Cl溶液条件下,通过扫描振动电极技术(SVET)对5083铝合金的微小区域进行了原位测量,得到表面区域电位梯度的变化情况,结合交流阻抗测试,以及扫描电镜和能谱分析等方法,研究5083铝合金腐蚀的发生、发展机理。结果由于Zn和S等元素的偏析,腐蚀过程中,夹杂物等第二相周围优先溶解,致使铝合金基体裸露在溶液中。随着反应的持续形成点蚀,腐蚀电流使腐蚀区域的电位高于基体电位。浸泡3 h,最大电位差为15.72 m V,浸泡5 h,最大电位差达到20.06 m V。结论 5083铝合金在海水环境下夹杂物的周围优先溶解,然后是电位高于基体电位的第二相发生溶解,同时钝化膜破裂处也发生腐蚀,最终这些区域形成点蚀。     

热喷涂高铝含量Zn-Al合金涂层热带岛礁大气环境腐蚀行为研究

目的 研究Zn-Al合金涂层在热带海洋大气环境中的腐蚀行为,为低合金钢长效防护涂层的选用提供依据。方法 采用电弧热喷涂和高铝合金丝制备高铝含量Zn-Al合金涂层,通过户外暴露试验,采用目视、扫描电镜及能谱仪、金相显微镜、XRD、电化学交流阻抗谱和动电位极化曲线等方法,对不同暴露周期的涂层宏观、微观表面形貌、成分组成、截面形貌、腐蚀产物组成、电化学性能和腐蚀速率等进行观察、测试。结果Zn-Al合金涂层是以质量比为50%:50%的Zn/Al合金组成。在0～540 d周期内,涂层腐蚀产物主要由碱式锌铝碳酸盐化合物Zn₆Al₂(OH)₁₆CO₃·H₂O和羟基锌铝碳酸盐化合物Zn_0.70Al_0.30(OH)₂(CO₃)_0.15·x H₂O、Zn_0.71Al_0.29(OH)₂(CO_3<...     

铝合金在模拟海岛环境中腐蚀产物的红外光谱研究

目的研究弹药金属元件中铝合金材料在高湿、高盐雾环境中的腐蚀规律。方法在模拟海岛环境的高湿、高盐雾条件下研究铝合金的腐蚀过程,利用红外光谱法(IR)对腐蚀产物进行表征,并对其腐蚀机理作出初步探讨。结果铝合金暴露在潮湿的空气中,在其表面易于吸附一层薄的液层,液层中发生电化学反应,在铝合金表面生成一层Al(OH)3,同时Al(OH)3慢慢脱水后就形成了更为稳定的Al2O3。结论当铝合金表面沉积有盐粒时,由于Cl-的强侵蚀性和Na Cl的潮解作用,在铝合金试样表面形成了无数的微电池,最终导致Al2O3保护膜的破裂,腐蚀介质就会与基体接触,使得腐蚀不断地发展延伸,加快了基体的腐蚀。     

不同港口海域铝合金腐蚀行为研究

目的获得1060铝合金和5083铝合金在不同港口海域的腐蚀规律。方法采用实海试验方法获得材料表面的腐蚀形貌及腐蚀速率,并利用腐蚀图像处理技术分析海生物覆盖状态。结果不同海域铝合金试样表面附着海生物种类不同,青岛海域试样表面主要附着牡蛎,舟山海域试样主要附着藤壶和海藻,三亚海域主要附着藤壶和牡蛎。1060铝合金和5083铝合金在不同海域海水中以点蚀和缝隙腐蚀为主,海生物附着对铝合金腐蚀有明显影响,较严重的腐蚀点出现在牡蛎或藤壶下面及边缘。三海域中两种铝合金在舟山海域的腐蚀速率最大,三亚海域次之,青岛海域最小。不同海域铝合金试样表面海生物覆盖面积不同,三亚海域试样表面海生物覆盖面积百分比最大,青岛海域次之,舟山海域最小。结论由于海水环境不同,青岛、舟山及三亚海域铝合金试样表面海生物种类以及海生物覆盖面积明显不同,海生物的附着在一定程度上减缓了铝合金的腐蚀,另外也使得铝合金更易产生缝隙腐蚀和点蚀。     

铝合金在流动海水中的腐蚀行为

对5种铝合金在流动海水中的腐蚀行为进行了研究。研究结果表明：在静止海水中．铝合金的耐蚀性与其自然腐蚀电位值存在一定的相关性，电位越负越耐蚀。在流动海水中，铝合金比普通碳钢和紫铜耐蚀，特别是铝镁系和铝镁锰系合金，可以与90／10铜镍合金媲关。但必须严格避免与电位较正金属偶合使用，越耐蚀的铝合金越容易遭到电偶腐蚀的危害。铝铜系和铝锌镁系合金，由于在流动海水中具有明显的剥落腐蚀敏感性，不宜用于流动海水腐蚀环境。     

高强度铝合金典型沿海地区腐蚀行为加速试验方法研究

目的构建适用于高强度铝合金在某工业海洋性气候地区的加速腐蚀试验方法。方法选用飞机结构用典型高强度铝合金7B04-T6为试验材料,进行实验室加速腐蚀试验与某工业地区海洋大气环境曝晒试验,并对试验后的试样进行疲劳性能评价。通过平均腐蚀速率测试、腐蚀形态特征观察、疲劳断口特征分析,腐蚀加速倍率计算,对两种形式腐蚀铝合金的腐蚀机理和疲劳破坏行为等进行综合对比。结果经历实验室加速腐蚀试验与海洋大气环境曝晒试验后,7B04-T6铝合金的质量损失率基本相等,腐蚀形貌相近,疲劳断口特征一致,因而两种腐蚀模式一致,机理相同。结论所编制的实验室加速环境谱与试验方法,能够较好地用于某工业海洋性气候地区高强度铝合金材料和结构的环境损伤加速试验,实验室与外场海洋大气环境曝晒试验的加速比为97.64。