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。     

某型复合材料加速腐蚀与大气腐蚀当量关系分析

目的为开展某型飞机复合材料预腐蚀后疲劳寿命研究,获取其于加速腐蚀试验环境谱腐蚀和大气环境腐蚀的当量关系。方法编制模拟机场环境的加速腐蚀环境谱,据此分别开展材料试件加速腐蚀试验和大气腐蚀试验,试验过程中观测试件腐蚀形貌,开展两种环境预腐蚀后试件的层间剪切强度性能测试,依据等腐蚀损伤等层间剪切强度性能原则,计算该型复合材料实验室加速腐蚀与大气环境腐蚀的当量关系。结果加速腐蚀试验环境与大气环境对该型复合材料腐蚀存在当量关系,当量折算系数为2.22。结论飞机复合材料于不同环境中的腐蚀当量关系研究应结合研究问题需要,根据不同环境和不同力学性能指标开展研究,不同环境、不同力学性能指标会有不同的当量关系。     

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。     

腐蚀时间和温度对LY12CZ铝合金疲劳强度的影响

在实验室环境下对LY12CZ铝合金试验件进行溶液浸泡预腐蚀试验,产生腐蚀坑,使用KH-7700显微镜获得了不同腐蚀时间和腐蚀温度条件下的损伤数据,然后进行疲劳加载试验,建立了不同腐蚀时间和腐蚀温度与疲劳寿命之间的关系。试验结果表明,腐蚀时间和温度对铝合金的预腐蚀损伤及相应的疲劳寿命有着显著影响。     

机场环境下飞机LY12CZ结构腐蚀损伤预测方法研究

依据LY1 2CZ材料的EXCO溶液浸泡加速腐蚀试验数据、飞机LY 12CZ构件在机场环境下的真实腐蚀损伤数据以及腐蚀损伤等效原则和当量关系原理,获得了该材料在2种环境下腐蚀的当量因子均值(α) =0.023 6,构建了LY12CZ材料于EXCO溶液中浸泡腐蚀的神经网络腐蚀深度预测模型.在此基础上提出了利用所建的神经网...     

铝合金表面阳极化层环境损伤失效行为研究

目的研究7B04铝合金硫酸阳极化层环境作用下的失效行为,分析单独盐雾试验和环境谱作用下阳极化层的损伤行为和影响因素。方法通过中性盐雾试验和环境谱周期性试验(盐雾试验+温度试验)研究了硫酸阳极化层在不同腐蚀时间或不同腐蚀周期下的腐蚀损伤变化过程,并采用体视显微镜和扫描电子显微镜(SEM)观察了不同腐蚀时间下或不同腐蚀周期下的表面形貌,结合有限元方法研究了阳极化层与铝合金基体热膨胀系数不匹配引起的热应力,定量分析了热应力对阳极化层失效行为的影响。结果经历中性盐雾试验和环境谱试验的硫酸阳极化层损伤失效现象是不一样的,中性盐雾试验中硫酸阳极化层主要呈鼓起开裂失效,而环境谱试验中硫酸阳极化层以开裂剥落失效为主。结论中性盐雾试验中硫酸阳极化层主要是腐蚀介质通过表面微孔进入基体,导致基体腐蚀阳极化层鼓起,而环境谱试验因温度作用产生的热应力引起了硫酸阳极化层的开裂,形成了腐蚀介质进入基体的通道,引起阳极化层的剥落。     

碳纤维环氧复合材料的加速腐蚀老化试验方法

碳纤维环氧复合材料是目前飞机制造中主要使用的结构材料,其在使用过程中可能会遇到各种环境,如雨雪、阳光、盐雾等,这些都能引起碳纤维环氧复合材料的腐蚀老化。主要介绍了海洋环境下碳纤维环氧复合材料的3种加速腐蚀老化的试验方法,即湿热老化试验、盐雾试验、人工气候老化试验。     

影响碳纤维增强树脂基复合材料腐蚀重要环境因素的研究

正交试验对环境因素进行筛选,得出温度是影响复合材料腐蚀的最显著环境因子.通过静态浸渍增重法获取溶液温度及溶液成分对材料吸水率的影响规律.并且对复合材料试样浸渍腐蚀前后的表面微观形貌进行了观察.     

某新型航空发动机压气机叶片服役环境适应性研究初探

目的 开展某新型航空发动机压气机叶片服役环境适应性研究,探究压气机叶片服役环境下的耐蚀性及腐蚀萌生周期.方法 采用电化学工作站,开展压气机材料典型环境下标准三电极电化学试验,获取腐蚀电流.结合机场环境谱与当量折算法,利用计算得到的当量折算系数,对机场环境谱进行当量折算,编制模拟该型发动机后续服役环境的仿真加速腐蚀试验环境谱.依据该环境谱,开展压气机叶片试件仿真加速腐蚀试验.结果 在模拟服役环境下的第8个当量腐蚀年限时,新型航空发动机压气机叶片开始出现局部点蚀.随着腐蚀年限的延长,腐蚀损伤程度逐渐加重.结论 在服役环境下,新型航空发动机压气机叶片具有良好的环境适应性,能够满足6～8 a首翻期内的环境适应性要求.     

基于环境腐蚀损伤的某型飞机日历寿命的确定

目的基于腐蚀的观点,确定基于环境区域腐蚀损伤的某型飞机结构的日历寿命。方法通过试验确定各级温湿度下飞机结构常用铝合金材料2Al2-T3腐蚀至任意损伤值的时间曲线(T-H曲线),并根据某型飞机的服役环境谱以及对应的腐蚀损伤容限D_c确定该型飞机的日历寿命。结果试验确定出不同湿度下的T-H曲线,引入海南陵水机场的温湿度环境谱,将数据带入计算模型,所得结果比较合理。结论该模型可以合理地求得腐蚀环境下飞机结构的日历寿命,获得的2Al2-T3铝合金腐蚀损伤时间曲线具有普适性。     

复合材料补片胶接修补剥蚀金属结构技术研究

建立了复合材料补片单面胶接修理含孔剥蚀损伤铝合金试件的三维有限元模型,分析了修理结构的应力分布情况,对中性轴偏离导致的弯曲变形及固化过程中形成的残余热应力对修理效果的影响进行了评估。结果表明,复合材料补片单面胶接修理是一种有效的修理方法,复合材料补片可以对含孔剥蚀损伤铝合金试件补强。     

直升机旋翼桨叶有机涂层防护性能在户内加速试验中的变化

目的考核评价高原环境下服役的直升机旋翼桨叶典型结构及其防护体系的耐腐蚀性能。方法利用建立的模拟高原环境加速试验谱,再现直升机旋翼桨叶结构防护体系实际服役过程中出现的腐蚀损伤,采取电化学阻抗谱测试研究涂层阻抗的变化。结果经历8个周期的户内加速试验后,新修桨叶试验件表面有机涂层Bode曲线呈现小幅下降,即有机涂层防护性能下降;报废桨叶试验件表面有机涂层的特定频率电化学阻抗模值与原始情况相比仅下降了不到1个数量级。结论报废桨叶试验件表面有机涂层电化学阻抗模值曲线在8个周期后仍然小幅高于未经历户内加速试验的新修桨叶试验件。     

腐蚀疲劳交替环境下0Cr16Ni5Mo1不锈钢的损伤行为研究

目的 研究腐蚀疲劳交替环境下0Cr16Ni5Mo1不锈钢的损伤行为。方法 通过开展0Cr16Ni5Mo1不锈钢在不同腐蚀疲劳交替次数下的试验,分析腐蚀疲劳交替频率对疲劳寿命、表面形貌等的影响规律,明确其腐蚀疲劳交替损伤机理。结果 腐蚀时间一定时,0Cr16Ni5Mo1不锈钢试验件的疲劳寿命随着腐蚀疲劳交替频率的增加而增加。交替频次较低时,疲劳断裂部位主要发生在试验件表面或侧面的腐蚀损伤处;交替频次较高时,疲劳断裂部位开始内部缺陷处出现。试验件表面附着的腐蚀产物随着交替周期的进行而减少,但随着交替次数的增加,基体截面深处出现腐蚀产物。结论 0Cr16Ni5Mo1不锈钢试验件的疲劳寿命随交替次数的增加呈现指数函数规律的增长趋势。腐蚀-疲劳交替作用下,0Cr16Ni5Mo1不锈钢的表面腐蚀损伤形式主要为点蚀,裂纹主要萌生于试件表面的缺陷处,腐蚀加速了裂纹萌生的进程。交替次数的增加促进了表面和缺陷处钝化膜的生成,以及腐蚀产物在缺陷内部的堆积,从而使试验件寿命增大。     

典型航空装备用金属材料在不同酸性盐雾环境下的腐蚀效应及机理

目的对比分析硫酸盐雾试验和盐雾/SO2复合试验的环境效应及机理差异。方法针对硫酸盐雾试验和ASTM G85附录A4-X4中的盐雾/SO2复合试验两种酸性盐雾试验方法,选取3种金属试片(4130高强度合金钢镀铬、40CrNiSi合金钢镀镍、2A12铝合金导电氧化)和2种合金钢自锁螺母(30CrMnSiA镀镉钝化螺母、30CrMnSiA镀锌钝化螺母)作为试验对象,对其开展两种酸性盐雾试验条件下的腐蚀试验,采用扫描电子显微镜、能谱分析研究各试验件表面生成的腐蚀产物形貌及组分特征,对比分析两种试验条件下的环境效应及机理差异,并结合耦合多电极矩阵(CMAS)测试技术,对比分析两种酸性盐雾试验条件下的环境腐蚀性特点及严酷性差异,初步探讨了两种试验条件与外场舰载平台环境的相关性关系。结果盐雾/SO2复合试验条件下CMAS电极的腐蚀深度达到同周期硫酸盐雾试验下的10倍左右。盐雾/SO2复合试验下,试样表面腐蚀产物中均检测出S元素的存在。相比于硫酸盐雾试验,盐雾/SO2复合试验与外场舰载平台环境具有更好的一致性。结论美军现行的盐雾/SO2复合试验方法与外场舰载平台环境具有更好的相符性。     

LD2铝合金腐蚀行为研究

LD2铝合金广泛应用于直升机结构中。铝合金构件在服役过程中会承受环境所造成的疲劳损伤,从而大大降低其服役寿命,因此必须要研究该材料的腐蚀行为。利用SEM扫描电镜,结合能谱分析对铝合金腐蚀损伤行为进行了高精度微尺度研究,并在疲劳断口上发现腐蚀坑底部的“隧道”,该腐蚀隧道会使腐蚀损伤评定过于保守,为结构寿命预测带来较大的不确定性。     

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。     

基于数字处理技术的航空铝合金材料孔蚀率计算研究

通过航空LD2材料的加速腐蚀试验,获取该材料试件不同腐蚀周期的腐蚀形貌图像,对腐蚀形貌图像进行基于数字处理技术的一系列处理,最终通过二值特征提取方法得到二值化腐蚀图像,并依据二值化结果计算LD2材料不同腐蚀周期的孔蚀率。计算结果表明,此种方法得到的孔蚀率变化规律与该材料的电化学腐蚀机理较为吻合,并且该方法克服了传统方法计算孔蚀率精确性差的问题,为航空铝合金的孔蚀率计算及相关分析提供了新思路。