复合材料胶接修理对含腐蚀损伤铝板力学性能的影响

目的研究复合材料胶接修理对含腐蚀损伤铝板静强度和疲劳寿命的影响。方法设计加工模拟铝合金腐蚀损伤的试验件,采用复合材料胶接修理技术对试验件进行修理,通过有限元分析和试验验证的方法考核该修理技术对试验件力学性能的影响。结果有限元计算结果表明,复合材料胶接修理技术能够有效缓解试验件的应力集中情况。试验件修理后与修理前的对比静强度和疲劳试验结果表明,Ⅰ型试验件的破坏载荷提升了45.9%,疲劳寿命增加了9.3倍;Ⅱ型试验件的破坏载荷提升了11.4%,疲劳寿命增加了3.6倍。结论复合材料胶接修理技术是一种高效的飞机铝合金结构腐蚀损伤修理方法。     

金属损伤结构复合材料胶接修补胶工程选择试验研究

目的研究不同填充材料对复合材料胶接修理含腐蚀损伤铝板的影响。方法设计加工铝合金腐蚀损伤的试验件,采用不同的填充方法对试验件进行修理,通过试验验证考核修理方法对试验件的影响。结果试验件修理后与修理前静强度和疲劳对比试验结果表明,采用J-150胶粘剂填充并修补修理后的试件,静力和疲劳损伤件的承载能力保留率/恢复率均达到75%以上。结论采用J-150胶粘剂填充并修补的方法操作工艺更为简单,承载能力保留率/恢复率高,推荐采用J-150胶粘剂填充并修补。     

飞机铝合金结构连接部位表面防护体系修理技术研究

目的研究飞机铝合金结构连接部位表面防护体系修理技术。方法根据飞机铝合金连接结构腐蚀损伤特点、原防护体系类型及服役环境特点等,选取修复材料和修复工艺,制定5种不同的表面防护体系修理方法,通过在飞机典型涂层加速试验环境谱下开展加速腐蚀试验,优选出适于飞机铝合金结构连接部位表面涂层损伤修理方法。结果加速试验2周期,采用RM4修理的试件,修复部位表面开始出现脱落现象。加速试验6周期,在紧固件区域,采用RM1,RM2,RM3,RM5修理的试件在变色、粉化、开裂、起泡和剥落指标上都属于优或者良,但在生锈指标上仅采用RM3修理的试件属于良;在非紧固件区域,采用RM1,RM2,RM3,RM5修理的试件在各指标上都属于优或者良。结论 RM3更适用于飞机铝合金结构连接部位表面防护体系修理。     

腐蚀损伤结构复合材料修补构型优选试验研究

设计了模拟含腐蚀损伤和机械损伤的铝合金结构复合材料修补试验件,开展了各种修补构型预腐蚀的静拉伸试验.通过对比分析,获得了腐蚀环境下最佳复合材料修补构型设计,为严酷腐蚀环境与载荷环境下海军飞机金属结构腐蚀损伤和机械损伤的复合材料修补设计提供了指导.     

基于局部腐蚀损伤的铝合金预腐蚀疲劳裂纹扩展模型

目的建立铝合金预腐蚀疲劳裂纹扩展模型。方法采用表征局部环境腐蚀损伤影响程度的参数孔蚀率对腐蚀疲劳裂纹扩展速率进行修正。结果修正后的腐蚀铝合金试件的疲劳裂纹扩展速率与试验结果吻合程度良好。结论修正后的铝合金预腐蚀疲劳裂纹扩展速率模型合理有效,试验数据和预测模型可为海军飞机结构的损伤容限设计提供参考。     

湿热对复合材料粘接修理裂纹铝合金板疲劳性能的影响

目的 研究湿热对复合材料粘接修理结构疲劳性能的影响.方法 在表面处理工艺中分别选择KH550和AC130两种偶联剂,设计制备一系列复合材料粘接修理试样.在温度为55℃、相对湿度为98％的环境试验箱中湿热处理72 h.测试湿热前后复合材料粘接修理结构的疲劳性能.结果 复合材料粘接修理后,采用KH550、AC130修理试样的疲劳寿命分别是未修理试样的4.3、5.2倍.湿热处理后,相较于未修理试样,采用KH550的修理试样,疲劳寿命提高了3.8倍,而采用AC130的试样为4.6倍.结论 湿热处理导致粘接界面和复合材料补片的性能下降,从而造成疲劳性能降低.采用AC130偶联剂比采用KH550偶联剂能够获得更好的疲劳性能,且湿热后,其疲劳性能下降较少.采用AC130的试样,其裂纹扩展速率比较低.     

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。     

飞机金属结构胶接修理前的原位表面处理技术研究

目的形成一套工程实用的金属飞机结构胶接修理前的原位表面处理技术方法。方法以典型铝合金为基材,采用便携式磷酸阳极化设备进行原位表面处理技术及工艺研究,并进行微观形貌、能谱分析和楔子耐久性试验对比验证。结果铝合金原位磷酸阳极化处理膜层中的氧含量较高,膜层较厚,且呈蜂窝状结构,体现了优良的抗腐蚀和耐久性。结论提出的铝合金结构胶接修理前原位磷酸阳极化处理方法,可改善严酷环境下应用情况的耐久性,其耐久性与传统的槽式磷酸阳极化表面处理相当。     

预腐蚀LY12CZ铝合金的疲劳寿命预测模型

目的研究铝合金预腐蚀疲劳的寿命评估模型。方法利用损伤力学模型,建立预腐蚀构件疲劳寿命预测模型,并利用LY12CZ铝合金进行预腐蚀疲劳的验证性实验。结果利用损伤力学建立的模型所得到的预腐蚀铝合金试件的疲劳寿命与实验结果吻合程度良好。结论基于损伤力学的铝合金预腐蚀疲劳寿命预测模型合理有效。     

基于对数正态分布的腐蚀损伤预测方法

目的针对铝合金结构展开腐蚀预测方法研究,为飞机铝合金结构腐蚀损伤经济修理提供支撑。方法采用基于对数正态分布的统计学方法,开展飞机铝合金结构服役环境下的腐蚀损伤分布规律研究,并在此基础上进一步开展基于概率的腐蚀损伤预测方法。结果使用对数正态分布对腐蚀损伤分布进行描述是可行的,基于对数正态分布的概率腐蚀损伤预测方法在不同可靠度下精度有所差异。结论基于对数正态分布所建的腐蚀损伤预测模型可以实现对腐蚀损伤的预测。服役环境下,飞机铝合金结构腐蚀深度、体积及面积的扩展速率随时间的增长逐渐减缓。     

实验室加速腐蚀环境下7050-T7451厚板疲劳性能研究

目的研究两种应力集中系数7050厚板铝合金材料在腐蚀环境下的腐蚀疲劳性能。方法开展7050厚板铝合金材料在3.5%NaCl盐水和油箱积水两种环境下的腐蚀疲劳实验,采用三参数式进行S-N曲线拟合分析不同应力集中系数、不同腐蚀环境对7050厚板铝合金材料疲劳性能的影响。结果腐蚀环境和应力集中系数都会对7050厚板铝合金材料的疲劳性能有影响,3.5%NaCl盐水和油箱积水两种腐蚀环境相较于应力集中系数对于降低材料疲劳性能的影响更大。结论减少7050厚板铝合金应力集中系数,加强7050厚板铝合金材料腐蚀防护对于提高材料抗疲劳性能有显著作用。     

不锈钢/铝(铝合金)/不锈钢多层复合板残余应力研究

采用取条法和化学浸蚀法相结合对不锈钢 /铝 (铝合金 ) /不锈钢多层复合板的残余应力值进行了测量。结果表明外层不锈钢受到长度和宽度方向的残余拉应力作用 ,随着轧制复合变形量的增加 ,多层复合板的残余应力值会逐渐增大。此外还通过热 力耦合的弹塑性有限元法对不锈钢 /铝 (铝合金 ) /不锈钢多层复合板的残余应力场进行了模拟仿真 ,并将模拟结果与试验测量值进行了分析和对比。     

7A04铝合金在周浸试验中的腐蚀行为研究

采用周期浸泡的腐蚀试验方法,并通过电化学阻抗谱(EIS)、扫描电子显微镜(SEM)等检测技术,研究了7A04铝合金的腐蚀行为和腐蚀机理.结果表明,7A04铝合金的腐蚀动力学符合幂函数规律,其腐蚀历程为由点蚀经短暂的晶间腐蚀后快速发展为剥蚀,EIS由高中频3个容抗弧和低频收缩的感抗弧组成.     

点状腐蚀对铝壳船船体板材力学性能影响研究

目的为铝壳船船体不同腐蚀状态板材相应修换要求的提出提供试验数据支持。方法针对服役10年的铝壳船船体板材,开展不同腐蚀情况无明显腐蚀区、穿孔点蚀周围区、多点蚀区的铝壳船船体板力学性能的研究。结果服役铝板无点蚀区,抗拉强度损失量为9.6%;点蚀深度越大,力学性能损失越大,最大点蚀深度为87.7%时,抗拉强度损失率达56%。相同点蚀覆盖面积试样,点蚀深度较大的,力学性能损失较大。结论影响铝合金船体板力学性能的点蚀参数中,点蚀深度影响较大。     

TC4钛合金厚板电偶腐蚀与防护研究

目的研究TC4钛合金厚板与铝合金、钢之间发生电偶腐蚀的敏感性。方法通过测定TC4钛合金厚板与铝合金、钢组成的电偶对的电偶电流方法,研究TC4钛合金厚板与上述异种材料之间发生电偶腐蚀的敏感性。结果 TC4钛合金厚板与铝合金、钢接触时极易发生电偶腐蚀,不能直接接触使用,必须采取有效的防护措施。对钛合金和铝合金进行阳极氧化处理,可降低电偶腐蚀敏感性;对钛合金进行阳极氧化处理,同时对钢进行电镀镉-钛处理可以在一定程度上降低电偶腐蚀敏感性。结论 TC4钛合金厚板与铝合金及钢的电偶腐蚀敏感性高,表面处理可以有效降低异种材料的电偶腐蚀敏感性。     

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。     

7A52铝合金及25CrMnSiA钢焊接件海洋大气应力腐蚀试验研究

目的研究7A52铝对接焊拉伸试样、25CrMnSiA钢对接焊拉伸试样的海洋大气应力腐蚀行为。方法利用自行设计制作的恒载荷大气应力腐蚀试验装置,在海南万宁站海洋大气环境中,分别采用7A52铝对接焊拉伸试样、25CrMnSiA钢对接焊拉伸试样进行海洋大气应力腐蚀试验研究。对试验中断裂的试样和未断裂的试样,进行表面腐蚀形貌、断口形貌、显微组织、显微硬度分布等分析。结果 7A52铝焊接件断裂在焊接部位,Cl-富集于SCC部分的含钙或含硫的第二相质点,促进了7A52铝焊接件应力腐蚀开裂。海洋大气应力腐蚀试验的25CrMnSiA钢焊接件断裂在母材部位,而实验室拉伸试验断裂在焊接部位。结论两种焊接件在海南海洋大气环境下均存在应力腐蚀开裂,裂纹萌生、扩展于朝向海洋方向的试样表面,存在"风脆"现象。     

1420合金预腐蚀疲劳性能研究

研究了1420合金在不同腐蚀介质环境下的预腐蚀疲劳性能。在加速腐蚀环境下，预腐蚀对1420合金的疲劳性能影响较小；加速腐蚀5周样品未出现明显腐蚀痕迹，而11周有腐蚀痕迹出现．并且疲劳寿命曲线略有降低。在剥蚀环境下，预腐蚀对1420合金的疲劳性能影响很大;蚀液浸泡24h样品表面有剥蚀坑出现，剥蚀导致疲劳寿命迅速降低。剥蚀液浸泡72h样品的疲劳寿命只有118周次。