先进复合材料的腐蚀及与金属偶接的相容性原则

通过总结和分析目前国内外碳纤维环氧复合材料腐蚀研究的现状,对碳纤维及其环氧复合材料的基本特点和电化学特性进行了讨论,对电偶腐蚀基本规律及理论进行初步的分析,根据电化学极化理论、腐蚀热力学及动力学理论、现代表面和界面分析技术的研究成果,综合分析碳纤维环氧复合材料对偶接金属腐蚀行为及规律的影响,探讨复合材料与金属电偶腐蚀的相容性原则。     

青岛海洋环境碳纤维复合材料与低合金钢电偶腐蚀研究

目的 探究碳纤维复合材料在舰船应用时与金属材料的电偶腐蚀问题。方法 针对一种典型舰船用碳纤维增强乙烯基树脂复合材料,在青岛海洋大气环境下开展0.5、1、1.5、2 a期的自然曝晒试验,进而采用电化学分析手段考察其与低合金钢的电偶腐蚀效应,结合老化机制探究碳纤维复合材料的老化行为对其与钢电偶腐蚀的影响。结果及结论 在青岛大气环境曝晒不同周期的复合材料试样,开路电位与低合金钢相差较大,存在较高的电偶腐蚀倾向。随曝晒时间的延长,复合材料表面微裂纹不断产生、扩展,导致电化学反应活性点增多,两者电偶电流密度随之增大。在青岛海洋大气环境下暴露2 a后,碳纤维增强乙烯基树脂复合材料与低合金钢的电偶电流为0.356 9 μA/cm²,两者的电偶腐蚀敏感性达到B级。     

碳纤维复合材料-钢电偶腐蚀研究

目的 研究碳纤维复合材料与船体钢的电偶腐蚀行为.方法 采用T700碳纤维复合材料-10CrNiCu钢电偶对在3.5％NaCl溶液中的浸泡实验、电化学试验及实验后的腐蚀形貌分析,对比测定了电偶对中10CrNiCu钢的腐蚀速度,分析了电偶对的腐蚀行为.结果 碳纤维与10CrNiCu钢的开路电位差高达850 mV以上,当它们连接形成电偶对时,碳纤维对10CrNiCu钢有很强的电偶效应.当碳纤维的面积与钢的面积比为1:1时,可使10CrNiCu钢的腐蚀速度至少增大约1.5倍.结论 碳纤维单独在3.5％NaCl溶液中的电位基本是氧去极化的平衡电位,当碳纤维复合板与钢连接形成腐蚀电池时,显著促进了氧去极化反应,从而显著促进了钢的腐蚀.     

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。     

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。     

严酷环境下飞机典型结构异种材料电偶腐蚀特点与防护对策

介绍了电偶腐蚀的原理,以飞机结构上容易出现的三种电偶腐蚀(碳纤维增强环氧复合材料-铝合金、钛合金-铝合金、铝合金-不锈钢)为例,对目前关于这三种电偶腐蚀的研究进行了综述,分析了电偶腐蚀的环境影响因素,综述了耦合材料的失效特点和形式,探讨了利用阻隔、涂层和缓蚀剂等手段减缓和防止电偶的防护措施,指出利用微区测试技术、联合多种研究手段和复合环境因素在研究电偶腐蚀方面的重要性。在多因素条件下,设计模拟耦合件的试验,有利于模拟实际工况的特征。     

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。     

依托特定地域气象资料编制环境谱的尝试

通过一系列老化腐蚀试验确定环境因素中对碳纤维增强树脂基复合材料力学性能影响显著的因素,并在此基础上,根据特定地域气象资料,对诸环境因素中对复合材料腐蚀行为影响较为显著的因子进行筛选、分析,依据一定的编谱原则,编制该地域的环境谱。     

海洋环境中电偶腐蚀研究进展

从影响因素和微区电化学技术2个方面详细论述了海洋环境中电偶腐蚀的研究现状,分析了电位差、面积比和温度等主要因素对电偶腐蚀规律的影响.简要介绍了开尔文探针、阵列电极、扫描微电极等微区电化学测量技术在电偶腐蚀研究中的应用,并对今后的电偶腐蚀研究方向进行了展望.     

新型防腐涂层对直升机典型结构材料防护性能研究

目的研究新型防腐涂层对直升机典型结构用铝合金及复合材料在热带海洋性气候环境下的防护性能,并与原防护涂层进行对比。方法通过测试涂层腐蚀后的形貌、光泽度、色差、电化学阻抗等,对比新/原涂层对直升机典型结构用铝合金和复合材料的防护性能。结果经过2年腐蚀后,新涂层表面无明显变化,而原涂层表面有轻微腐蚀,光泽度和色差下降较大。电化学阻抗测试表明,暴露前后涂层结构无明显变化,涂层阻抗值呈现持续下降的趋势,但是原涂层阻抗下降更快。结论新涂层对直升机典型铝合金和复合材料有更好的防护性,更加适于海洋性环境的使用。     

碳纤维环氧复合材料盐雾老化试验研究

采用中性盐雾条件模拟海洋大气环境进行了加速老化试验,研究了碳纤维环氧复合材料在海洋气候中的耐久性.分析了该复合材料经盐雾老化试验后的质量、层间剪切强度和弯曲强度的变化,结合湿热老化机理,研究了其老化规律.结果表明,随着试验时间的增加,复合材料的吸湿量增加,力学强度下降,表现出塑性特征.在吸湿最初阶段对力学性能影响最大,...     

电偶腐蚀研究方法综述

从研究方法角度综述了电偶腐蚀的研究进展,包括失重法、形貌观察法、传统电化学测量技术等常见的电偶腐蚀研究方法。另外,着重介绍了丝束电极、扫描开尔文电极、扫描振动电极、微区电化学阻抗等微区电化学测试技术和有限元多物理场数值模拟仿真技术等新技术在电偶腐蚀研究中的应用,并对以上方法在电偶腐蚀研究中的应用情况和局限性进行了比较详尽的总结。最后针对复杂电偶腐蚀体系研究方法与思路,提出了自己的建议,进行了分析与展望。     

海洋干湿交替环境下电偶腐蚀及其研究方法进展

主要分析了海洋干湿交替环境下干湿比、间浸频率、盐分浓缩、腐蚀产物等因素对电偶腐蚀的影响。简单介绍了电偶腐蚀研究方法如浸泡法、电化学实验法,以及近年来电偶腐蚀研究新技术,指出电偶腐蚀研究中面临的问题并对今后电偶腐蚀研究方向进行展望。     

改性环氧有机涂层的电偶腐蚀行为模拟分析

目的 实现二氧化钛-还原氧化石墨烯改性环氧防腐涂层在海洋工程应用下的电偶腐蚀行为分析。方法 以还原氧化石墨烯、二氧化钛为纳米填料,制备改性环氧防腐涂层,并以此涂层为模型,利用有限元计算软件,研究改性环氧涂层存在微观缺陷情况下,涂层抑制金属电偶腐蚀的作用规律。结果 改性环氧涂层可以有效抑制金属电偶腐蚀问题。计算研究了缺陷涂层在不同孔洞宽度和分布状态下,涂层对电偶腐蚀的抑制程度。当缺陷涂层孔洞宽度为500 μm,阴阳面积比为2︰1时,电位差最小为1.05×10^–6 V,可以有效抑制电偶腐蚀。结论 二氧化钛-还原氧化石墨烯的添加,可以填补涂层空隙,阻碍水渗透,有效提高环氧涂层的防腐性能。利用有限元模拟计算可得,涂层破损时会发生局部严重腐蚀,最终造成工程结构的失效。     

影响碳纤维增强树脂基复合材举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。     

复合电位电偶腐蚀控制技术

对复合电位电偶腐蚀控制技术的原理及技术特点进行介绍,阐述了该项发明的用途,并通过消除和减缓电偶腐蚀的两个应用实例,说明了其应用方法和应用效果。该技术是一项针对异种金属之间电偶腐蚀的防腐蚀新技术,其基本原理是通过在电偶阴极上连接复合阳极使其极化形成复合电位,降低电偶阴极的电位,从而减小或消除其与电偶阳极的电位差,来实现对电偶腐蚀的控制,解决了其他防腐蚀技术难以解决的因耐蚀金属材料应用引起的电偶腐蚀问题。该技术有别于阴极保护思路,针对电位差这一电偶腐蚀源进行腐蚀控制,丰富了电化学保护方法内容。实际应用结果表明,该技术不仅为异种金属之间电偶腐蚀控制提供了解决措施,也为材料电化学匹配提供了一种等电位平衡的设计思路。     

钛合金紧固件用铝涂层抗电偶腐蚀行为研究

目的研究铝涂层对钛合金紧固件连接铝构件时抗电偶腐蚀的作用。方法采用电偶腐蚀电流、开路电位、极化曲线、电化学交流阻抗等电化学测试技术,分析评价了钛合金紧固件表面用铝涂层的抗电偶腐蚀性能。结果无涂层TC4钛合金和2024铝合金组成的电偶对存在严重的电偶腐蚀;TC4钛合金表面制备铝涂层后,自腐蚀电位从-267 V升高到213 V,表面电阻从771.6Ω升高到2.59×10~8Ω,与2024铝合金组成电偶对的电偶电流密度从80.51μA/cm~2下降到0.45μA/cm~2,其电偶腐蚀等级为B。结论铝涂层可以有效地防止电偶腐蚀。     

带隔离垫片的电偶腐蚀的模型研究

目的设计一种带有隔离垫片的电偶腐蚀模型,进行隔离效果的检测。方法选择管路密封垫片、无纺布和密封胶泥等三种材料作为隔离垫片,进行电偶电流、电偶电压和电化学交流阻抗等电化学方法的监测。结果密封胶泥的电偶电流最小,电化学阻抗一直较高;无纺布容易被溶液润湿,电偶电流最大,但它的干态绝缘电阻最高。结论所设计的电偶腐蚀模型具有可行性,不同电化学方法的结果相对应,保证了结果的可信程度。材料的隔离效果与介质的润湿程度相关,与其干态绝缘电阻关系不大。     

7B04铝合金和30CrMnSiA钢短期腐蚀的电化学行为研究

目的研究7B04铝合金和30CrMnSiA合金钢试样的电化学性能。方法采用电化学实验、扫描电子显微镜(SEM)、腐蚀坑深度测试分别对7B04铝合金和30CrMnSiA合金钢试样在是否经过天然海水浸泡的情况下进行测试分析,得到微观腐蚀形貌和腐蚀坑深度以及试样表面不带锈和带锈时的电化学性能。结果随着Na Cl浓度增大,7B04铝合金和30CrMnSiA钢的自腐蚀电流变大,两者之间存在明显的电位差,接触后会发生电偶腐蚀。电偶电流与阴阳极面积比和Na Cl浓度有关,阴阳极面积比增大或Na Cl浓度升高均会导致电偶效应增强。经过海水短期浸泡后,7B04铝合金表面的锈层不仅没有起到抑制腐蚀的作用,反而使自腐蚀加重,但电偶效应确实有所减弱。结论沿海设备在使用过程中应竭力避免铝合金在锈层下工作。     

某型武器复合材料漆层开裂原因分析及试验研究

对某型武器进行环境试验考核时,碳纤维复合材料出现了不同程度的漆层开裂现象,针对这些问题,进行了技术性分析,并进行措施改进。通过确定合理的喷漆环境、表面质量、喷漆工艺及油漆厚度等,某型武器碳纤维复合材料顺利通过环境试验,漆层无开裂现象,取得了良好的效果。