海洋环境设备涂层老化和失效的影响因素研究

目的 研究海洋设备涂层老化和失效的影响因素。方法 选择现有海洋设备涂层进行户外暴露试验和实验室加速环境试验,分析防护涂层的失光度和色差变化规律。结果 在实验室条件下成功模拟了加速海洋环境中的涂料老化,加速试验结果与户外暴露结果相关性较高。在海洋自然环境下暴露6个月后,涂层失光率降低,暴露18个月后出现粉化。结论 利用紫外光老化和盐雾试验,设定合适的环境试验参数后,实验室加速环境试验可代替户外暴露试验,缩短试验周期。涂层的配套设计、涂敷的基材结构形状、涂层施工过程等因素可直接影响涂料的老化、失效,进而引起基体腐蚀。     

加速腐蚀环境下新型纳米涂层腐蚀行为研究

目的评估新型纳米涂层体系在海洋、工业大气模拟环境下的耐蚀性能。方法采用外观评级法、厚度损失分析法、电化学阻抗分析法、疲劳寿命分析法,对比分析新型纳米涂层体系与TB06-9底漆+TS96-71面漆涂层体系在海洋大气、工业大气模拟环境下不同加速周期的光泽、色差、综合评定等级、厚度损失量、疲劳寿命、阻抗特性。结果随着加速试验加速周期的增加,两类涂层体系综合等级由0级上升至3级、厚度损失量由0μm逐渐增加至15μm、电化学阻抗值下降至10kΩ·cm2,且外部环境谱较内部环境谱、工业大气模拟环境较海洋模拟环境对两类涂层耐蚀性影响较大,但两类涂层体系在各加速谱下作用下,其疲劳寿命循环次数在49000～55000次之间,无明显变化。结论综合分析两类涂层体系腐蚀损伤特性及腐蚀损伤规律,可见纳米涂层具有较好的耐候性,但相比TB06-9底漆+TS96-71面漆涂层体系,其耐蚀性能较差。     

环境对某型飞机典型结构部位疲劳寿命影响分析

目的 研究环境对飞机典型结构部位疲劳寿命的影响。方法 选取某型机机身连接壁板、机翼壁板、机翼内部大梁结构、平尾接头及垂尾接头的典型模拟件为研究对象,开展实验室加速腐蚀与随机载荷谱交替试验、载荷谱疲劳试验,分析环境对典型结构部位模拟件表面涂层损伤、疲劳断裂位置、疲劳源及中值寿命的影响,建立环境对结构部位疲劳寿命影响关系。结果 采用载荷作用后结构部位模拟件疲劳中值寿命与加速腐蚀环境-疲劳寿命后试样的疲劳中值寿命比值,估算环境对结构部位模拟件疲劳寿命的影响,比值k=1.2~2.5,且比值k越大,说明环境对试样的疲劳寿命影响越大。结论 采用载荷作用后结构部位模拟件疲劳中值寿命与加速环境-疲劳寿命后试样的疲劳中值寿命比值,可初步估算环境对结构部位模拟件疲劳寿命的影响,且试验结果表明,外部环境较内部环境对试样疲劳寿命的影响更大。     

环氧云铁/丙烯酸涂层户外暴露试验与实验室综合加速试验的相关性研究

目的 研究有机涂层在拉萨试验站户外暴露试验与多因素综合高原高寒气候环境模拟加速试验条件下的相关性。方法 以环氧云铁/丙烯酸有机涂层为研究对象,通过开展户外暴露试验和实验室综合模拟加速试验,利用光泽计和色差仪等分析设备,获得用于表征涂层老化性能的色差和失光率变化规律,比较涂层体系在2种试验条件下老化程度。采用ATR-FTIR、EIS等方法研究涂层分子结构变化和不同环境条件对涂层防腐性能的影响,并分析涂层的降解机理。采用Spearman秩相关系数(rhos)法计算涂层体系在2种环境下的相关性。结果 与户外暴露试验12个月相比,综合模拟加速试验60 d,环氧云铁/丙烯酸有机涂层的色差和失光率基本一致,其色差的相关性为0.771 4,失光率的相关性为0.828 6。结论 与拉萨试验站户外暴露试验相比较,环氧云铁/丙烯酸涂层体系在综合加速试验后的色差、失光率、红外光谱、电化学阻抗等关键性能参数变化趋势基本一致,老化机理基本相同。多因素综合高原高寒气候环境模拟加速试验装置能够综合模拟高原高寒气候环境下阳辐射、气压、温度和湿度等环境因素,具有较好的模拟性和相关性。     

×飞机半封闭部位局部环境谱当量加速关系研究

目的确定局部环境谱当量加速关系。方法以×型飞机某半封闭关键部位为研究对象,依据其在机体中所处的位置及服役环境中各气候条件编制局部加速腐蚀试验环境谱,分别进行试验室周期浸润加速腐蚀和自然环境暴晒。借助涂层宏观、微观形貌检测、色差、光泽度等常规性能检测和电化学极化曲线测试,对两种不同环境下试验件进行性能测试。结果试验室周期浸润加速腐蚀196.6 h,相当于舰面停放1年,且经过实验室2个周期加速腐蚀与自然环境暴晒2年的试验件涂层形貌、失光率、色差、电化学性能一致。结论该局部环境谱当量加速关系准确可靠。     

有机涂层户外曝晒与加速试验对比研究

利用加速试验环境谱开展了有机涂层加速腐蚀试验。采用腐蚀程度对比方法,将试验结果与经自然曝晒的有机涂层进行对比研究,从失光、变色、粉化、起泡、开裂、剥落和基体腐蚀等特性,以及腐蚀的宏、微观形貌,对涂层分子链在降解程度等方面进行分析,证实了文中采用的加速试验环境谱模拟性好,并具有约2个周期当量自然曝晒1a的相关性。     

油箱积水环境对油箱结构疲劳安全寿命的影响研究

目的 摸索飞机服役条件下油箱积水环境对油箱结构疲劳寿命的影响,评估基于常规疲劳寿命除以理论分散系数确定的安全寿命是否可以保证服役环境下的飞行安全.方法 首先通过试验确定加速腐蚀试验中飞机油箱积水介质浓度,并结合飞机使用特点,确定战斗机机翼梁结构腐蚀-腐蚀疲劳试验环境-载荷谱.以此环境-载荷谱为基础,试验模拟油箱结构在地面停放和空中飞行所经历的腐蚀和腐蚀疲劳过程.采用结构和载荷谱分离的可靠性分析方法,研究腐蚀-腐蚀疲劳作用下结构的疲劳寿命.结果 对常温疲劳试验结果与腐蚀-腐蚀疲劳试验结果的对比分析,表明腐蚀环境虽然降低了结构疲劳品质,导致疲劳中值寿命降低,但对结构寿命分散基本无影响.结论 严重谱下疲劳分散系数可保证油箱结构的安全.     

腐蚀损伤对典型铝合金结构疲劳寿命的影响研究

目的研究严酷服役条件下飞机结构的寿命衰减问题。方法以飞机关键结构模拟件为研究对象,基于编制的某机场环境加速试验谱进行当量加速腐蚀试验,采用MTS810材料试验系统进行预腐蚀后的疲劳试验。结果通过对试验结果的分析,确定了关键结构疲劳寿命腐蚀影响系数与腐蚀损伤尺寸之间的对应关系。结论关键结构腐蚀损伤宽度与疲劳寿命腐蚀影响系数相关性最好。     

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。     

××飞机滑轨内腔的加速腐蚀试验环境谱制定

目的 对运行环境逐渐复杂的××飞机滑轨内腔进行加速腐蚀试验的研究。考虑到外部环境对滑轨内腔的腐蚀影响，旨在提出一种适用于江津地区的加速腐蚀试验环境谱，以更好地模拟实际运行条件下滑轨内腔的腐蚀过程。方法 设计江津地区滑轨内腔的加速腐蚀试验环境谱，以外露部位防护涂层加速腐蚀试验环境参考谱以及相应环境的分析为依据，根据参考谱的参数制定方法，针对江津地区的特定环境条件，设计本环境谱的编制依据。进一步确定湿热、紫外暴露、温度冲击、低气压以及盐雾等参数，得出系统的××飞机滑轨内腔的加速腐蚀试验环境谱。结果 成功形成了系统的××飞机滑轨内腔的加速腐蚀试验环境谱，综合考虑了江津地区的环境特点，并参考了外露部位防护涂层加速腐蚀试验环境谱的相关参数，通过对湿热、紫外暴露、温度冲击、低气压以及盐雾等参数的确定，能够更准确地模拟滑轨内腔在实际运行条件下的腐蚀过程。结论 该环境谱可为飞机制造商和维护人员提供重要的参考，以评估滑轨内腔的腐蚀情况，并采取相应的防护措施。通过更准确地模拟实际运行条件下的腐蚀过程，能够提高飞机结构寿命的预测准确性，从而保障飞机的安全运行和维护。这项研究对于改进飞机设计、延长使用寿命以及降低维护成本具有重要的实际意义。     

飞机表面涂层海洋环境试验与实验室环境试验相关性研究

目的研究5类典型飞机表面涂层南海大气环境试验与实验室环境试验的相关性。方法在南海域环境开展5类典型飞机表面基材及涂层的户外暴露试验,试验时间为3年,同时在实验室开展太阳辐射-湿热-盐雾组合试验。通过测试外观、光泽度、色差研究两种试验环境的相关性。结果将失光率、色差、老化评级为基准得出的秩相关系数进行平均,计算得出平均秩相关系数为0.96,说明涂层样品的试验实验室加速试验和自然暴露试验为极强相关。结论通过秩相关系数法证明了表面涂层在南海大气环境试验和实验室环境试验的极强相关性,可为后续南海环境试验的加速处理提供依据。     

自然曝晒与加速老化试验下航空涂层失光率的当量关系研究

目的研究航空涂层失光率的当量加速关系。方法针对飞机结构涂覆的航空涂层光泽度失效问题,开展自然曝晒试验和实验室加速老化试验,基于失光率的失效标准,分析涂层老化行为规律。结果建立了飞机涂层自然曝晒条件与实验室加速条件下的当量加速关系。结论同类涂层试验件在自然曝晒试验与加速老化试验下的失光率变化趋势基本保持一致,得到的两类涂层试样的加速老化当量关系函数可为建立实验室加速老化试验和自然曝晒试验之间的当量加速关系提供一定参考。     

基于DFR的2024-T3铝合金当量加速关系试验研究

目的 提出以反映结构材料疲劳性能的DFR为表征参量,研究建立2024-T3铝合金结构在大气自然环境预腐蚀与实验室加速试验预腐蚀后的DFR关系,为腐蚀环境下飞机铝合金结构的疲劳寿命设计提供方法。方法 以2024-T3铝合金试验件为研究对象,分别开展典型海洋大气环境自然暴露腐蚀后的DFR试验以及实验室加速腐蚀试验后的DFR试验,以DFR相等为条件,建立上述2种不同预腐蚀条件之间的DFR当量加速关系。结果 2024-T3铝合金在自然暴露预腐蚀环境与实验室加速预腐蚀后的DFR值随腐蚀时间的增加均有不同程度的下降,万宁和青岛的DFR当量加速值分别为0.642 1、0.701 2 a/d。结论 基于DFR的当量加速关系综合反映了预腐蚀对结构材料疲劳性能退化的影响,而DFR是飞机结构疲劳设计的基本参量,文中建立的当量加速关系可用于指导腐蚀环境下铝合金的疲劳寿命设计分析。     

某型飞机典型结构危险部位地面停放预腐蚀影响系数曲线的试验测定

目的评定飞机日历寿命,测定飞机典型结构件的地面停放系数随日历年限的变化规律(C-T曲线)。方法针对典型飞机结构连接件,首先在实验室条件下采用加速腐蚀的预腐蚀试验及预腐蚀后的疲劳试验,得到不同加速当量腐蚀年限下的疲劳寿命,然后对疲劳试验数据进行统计及处理。结果最后拟合得到飞机典型结构件的地面停放系数随日历年限的变化规律曲线。结论通过C-T曲线可为某型飞机的定寿提供基础。     

30CrMnSiA合金钢3种涂层体系耐蚀性研究

目的研究西沙海洋环境下30CrMnSiA合金钢三种(C1,C2,C3)涂层体系的耐腐蚀性能。方法在西沙海域环境开展30CrMnSiA合金钢三种涂层的自然暴晒实验,暴晒实验时间为3年,分别通过测试光泽度、色差、电化学阻抗值等手段检测腐蚀状况来研究腐蚀特点。结果三种涂层的光泽度和色差随着时间的增长逐渐减少,暴晒后三种涂层的光泽度和色差相差不大,但三种涂层检测的电化学阻抗值相差很大,且C1涂层阻抗值明显大于C2和C3涂层。结论 C1涂层体系相较于C2和C3两种涂层体系有更高的耐腐蚀性能。     

拉压疲劳载荷对地面停放腐蚀影响系数的影响研究

目的研究拉压疲劳载荷对地面停放腐蚀影响系数的影响。方法首先编制加速腐蚀试验环境谱进行预腐蚀试验,随后对预腐蚀后的试验件加载拉压疲劳载荷进行疲劳试验,最后对预腐蚀疲劳试验得到的寿命进行数据分析。结果疲劳载荷无论是拉还是压,都不能改变预腐蚀后的疲劳试验寿命服从对数正态分布的性质,但是疲劳载荷以拉为主的机翼下壁板试验件预腐蚀后,疲劳寿命的分散性随试验寿命的降低而降低,而疲劳载荷以压为主的机翼上壁板结构模拟件预腐蚀后,疲劳寿命的分散性基本不变。结论疲劳载荷以压为主的机翼上壁板结构模拟件的地面停放腐蚀影响系数不随腐蚀年限的增加而变化,而疲劳载荷以拉为主的机翼下壁板试验件的地面停放腐蚀影响系数随腐蚀年限的增加而显著降低。     

预腐蚀典型铆接结构疲劳寿命特性研究

通过设计LY12-CZ材料的典型铆接结构试验件与模拟现役飞机的地面停放环境,完成加速试验环境谱下的预腐蚀试验与不同时间预腐蚀后试验件的等幅疲劳试验,最终获得预腐蚀典型铆接结构疲劳寿命特性与疲劳寿命的影响系数C（t）曲线。