电容式湿度传感器温-湿-盐雾耦合环境损伤效应与机理研究

目的 研究电容式湿度传感器在温-湿-盐雾耦合环境作用下的性能退化规律和失效机理。方法 将电容式湿度传感器放置在三因素循环(85 ℃+85%RH→40 ℃+0.05%NaCl中性盐雾→35 ℃+50%RH干燥)环境下进行加速老化试验,定期取样,分析响应时间和测量精度退化规律,研究温-湿-盐雾对电容式湿度传感器的环境损伤机制。结果 在三因素环境下老化7 d,湿度传感器在标准湿度(>50%RH)环境下感应异常;老化14 d,湿度传感器在每种标准湿度环境下感应异常。测试发现,湿敏电容的电容量偏大,绝缘电阻偏小,损耗角正切偏大,确定湿敏电容失效。湿度传感器在温-湿-盐雾环境下,在盐雾阶段,盐粒子沉积在湿敏材料表面,在干燥阶段水分挥发,最终在湿敏材料表面形成不规整颗粒物,造成湿敏电容绝缘性能降低。在通电测试时,不规整颗粒物在电场作用下易发生尖端发电,使得感湿材料绝缘性能下降,同时伴随有腐蚀和击穿烧蚀,使湿敏电容发生失效。结论 湿度传感器在温-湿-盐雾环境下,盐粒子易附着在感湿材料上,在通电环境下发生击穿烧蚀,造成湿度传感器功能失效。     

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。     

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。     

热盐腐蚀环境对TC11钛合金高温寿命影响规律试验研究

目的 针对发动机钛合金部件在热盐环境与工作载荷下的寿命衰减问题，开展TC11钛合金热盐腐蚀疲劳与应力腐蚀试验，研究腐蚀环境下TC11的高温寿命衰减规律与失效机理。方法 利用喷盐法制备TC11钛合金试验件，研究不同温度与应力水平对TC11腐蚀疲劳以及应力腐蚀的影响规律。利用SEM等观测手段，开展腐蚀疲劳以及应力腐蚀试样断口与表面的形貌分析，分析腐蚀环境下的失效机理。结果 热盐腐蚀环境导致TC11的寿命显著降低，对比450 ℃下无腐蚀寿命，腐蚀疲劳寿命下降了2个数量级，应力腐蚀寿命下降到不足1%，且分散性较大。观察腐蚀疲劳和应力腐蚀的试样可以发现，表面有明显的腐蚀坑，腐蚀坑底发现裂纹。结论 热盐环境下，TC11腐蚀疲劳寿命和应力腐蚀寿命都会明显下降。由于腐蚀导致钛合金试样表面产生许多腐蚀坑，在腐蚀坑局部形成近似缺口，缺口部位的应力集中是导致腐蚀疲劳寿命衰减的重要因素。腐蚀疲劳的寿命低于Kt=1的无腐蚀疲劳寿命，但是要大于Kt=3的无腐蚀疲劳寿命。     

不同环境条件对铝合金线缆组件电气性能的影响研究

目的 对比分析3种试验环境对2种不同型号铝合金线缆组件直流电阻与电压降的影响。方法 首先,以2种不同型号航空用铝合金导线(各包含3种不同线径)组成的铝合金线缆组件为试验对象,开展潮湿、盐雾、振动3种环境试验;其次,利用宏观与微观形貌观察、直流电阻测试方法与电压降测试方法,得到环境试验前后线缆组件的电气性能数据;最后,采用均值处理等方法,对试验数据进行整理,对比分析3种环境条件下铝合金线缆组件的直流电阻、电压降的变化规律。结果 铝合金线缆组件经潮湿与盐雾试验后,锡镀层无明显起泡、起皱和脱落;潮湿试验后,所有线缆组件直流电阻值均有所增加,且随着线径增加,直流电阻值的增加速率降低;盐雾试验后,几乎所有线缆组件的直流电阻与电压降都降低;振动试验后,所有线缆组件的直流电阻值均有所增加,然而增加值不超过3.2%,且振动试验后几乎所有线缆组件的电压降都降低。结论 铝合金线缆组件的端子镀层对潮湿与盐雾环境有一定的防护作用,有效避免了腐蚀膜层等的形成,降低了环境对铝合金线缆组件电气性能的影响。相比电压降,线缆组件的直流电阻对环境条件更为敏感。盐雾环境对铝合金线缆组件的电气性能尤其是直流电阻的影响较大,然而,由于端子镀层的防护,变化值小于10%。     

海岛应急保障设备防潮防尘防盐雾一体化微环境控制技术及性能验证

目的 研发防潮防尘防盐雾一体化微环境控制技术与过滤设备,为延长海岛应急保障设备寿命提供技术支撑。方法 通过对比过滤器入口与出口湿度的变化情况,评估其防潮性。在试验棚下测试开启和未开启过滤设备过程中灰尘浓度的变化情况,测试其防尘性。利用吸气法采集过滤器前后端盐雾浓度,对比其过滤效率。利用高精度铜腐蚀片还原法,表征过滤前后盐雾浓度对腐蚀性的影响情况。结果 采用防潮防尘防盐雾一体化控制技术后,相对湿度由94%降至72%,粉尘质量浓度降低至3 mg/m³以下,环境腐蚀等级由G2降至G1,盐雾浓度水平由Sc3降至Sc1。结论 防潮防尘防盐雾一体过滤技术具有良好的防潮、防尘以及防盐雾效果,可为海洋服役环境下的应急保障设备优化使用环境,保障其安全运行。     

有机-无机纳米聚硅氧烷涂料的耐蚀性研究

目的研究有机-无机纳米聚硅氧烷涂料的耐蚀性。方法将涂层试样制作划痕后,采用盐雾试验方法和盐溶液周浸试验方法进行加速腐蚀试验,采用最大剥落值对涂层剥落程度进行量化考核。结果获得了4种涂料在试验环境下的腐蚀失效模式、失效过程、失效程度、以及涂层损伤随加速腐蚀时间的变化规律等方面的试验数据。结论在盐雾试验中,涂层的失效模式主要是剥落,盐溶液周浸试验主要是剥落和鼓泡。在盐雾腐蚀环境下,3#涂料耐蚀性最佳,在周浸腐蚀环境下1#涂料耐蚀性最佳。采用最大剥落值对涂层的剥落程度进行量化考核是可行的。     

NdFeB磁体表面环保型Zn-Al涂层的盐雾腐蚀行为

目的 研究NdFeB磁体表面环保型Zn-Al涂层在盐雾环境中的腐蚀行为。方法 采用SEM、XRD、EDS、拉曼光谱、傅里叶变换红外光谱等对Zn-Al涂层的形貌、物相、成分结构进行分析。通过电化学曲线探究Zn-Al涂层在盐雾环境中的腐蚀机理。结果 在NdFeB磁体表面制备的环保型Zn-Al涂层的耐盐雾腐蚀时间不少于1 000 h。在盐雾腐蚀环境中,Zn-Al涂层表面逐渐被白锈覆盖,失去金属光泽,腐蚀至1 126 h时,Zn-Al涂层表面出现红色锈点,涂层微观组织呈蜂窝状结构,并出现微裂纹。腐蚀产物由Zn_(5)(OH)_(8)Cl_(2)·H_(2)O、Al_(9)SiAl_(12)(OH)_(18)(AlO_(4))(Si_(5)O_(16))Cl、Fe_(2)O_(3)和极少量的Zn、Al组成。腐蚀前期,Zn-Al涂层表面的钝化膜、硅烷膜起保护作用;随腐蚀进行,膜层破坏暴露出片状金属粉,金属粉活化,涂层发挥牺牲阳极保护作用;腐蚀后期,腐蚀介质通过涂层微裂纹穿透涂层至磁体,涂层牺牲阳极的保护作用和物理屏蔽保护作用显著减弱,直至失效。结论 环保型Zn-Al涂层可显著提高NdFeB磁体的耐中性盐雾腐蚀性能。     

组配改良剂对土壤-蔬菜系统铅镉转运调控的场地研究

以组配改良剂LS(石灰石∶海泡石=2∶1)为试验材料,通过对湘南某矿区附近铅镉复合污染旱地土壤进行现场改良钝化,研究施加不同量的LS(0、2、4、8 g·kg-1)对茄子和苋菜植株吸收累积Pb和Cd的影响以及对Pb和Cd在2种蔬菜植株各部位间转运的调控.结果表明:1施加LS能够显著提高土壤p H,降低土壤中交换态Pb和Cd的含量.2施加LS能显著降低2种蔬菜植株各部位中Pb和Cd的含量.LS施加量为2~8 g·kg-1时,茄子果实中Pb和Cd的含量分别降低44.7%~78.6%和36.0%~78.7%;苋菜植株茎叶中Pb和Cd的含量分别降低45.8%~59.1%和40.0%~87.2%.3LS的施加降低了2种蔬菜植株各部位间Pb和Cd的转运系数.2种蔬菜植株在根-茎-果实间或根-茎叶间转运Cd的能力大于Pb,且施加LS各处理下,同种蔬菜相同部位对Pb和Cd的转运能力大小关系保持不变.     

化学沉淀法处理含铅废水的最佳工况研究

铅作为一种重金属对自然生态环境和人体健康都有极大的威胁。以武汉银泰电池厂铅酸电池废水和模拟含铅废水为研究对象,研究了这2种废水在化学沉淀法中的最佳pH,并考察了温度对铅去除效果的影响,在pH=7.5~11.5时实际废水在化学沉淀法中达到最佳工况,而模拟废水达到最佳工况时的pH为10.0~11.5。表明在实际废水中除OH-与Pb2+结合形成Pb(OH)2沉淀外,其他铅的难溶盐的生成、絮凝剂的形成、固体悬浮物的吸附作用以及共沉淀作用都可能使废液中的铅去除更快更完全。同时发现温度升高虽不利于Pb(OH)2沉淀的生成,但有利于实际废水中铅的去除。     

酸性介质对橡胶材料在盐雾环境下老化行为的影响研究

目的研究SO_2、稀硫酸两种酸性介质对橡胶材料在盐雾环境下老化行为的影响。方法以乙丙橡胶、丁腈橡胶为试验对象,分别以SO_2、稀硫酸为酸性介质,开展"SO2-盐雾"、"稀硫酸-盐雾"试验,利用宏观形貌观察、拉伸性能测试方法,结合扫描电子显微镜和傅里叶红外光谱技术,分析两种酸性介质对橡胶材料老化过程的影响。结果乙丙橡胶在"SO2-盐雾"复合环境中暴露48 h后,表面由紫色变为淡蓝色;暴露12d后,表面出现密集的脱落坑和长条状的粉化带,亚甲基含量略微降低,第三单体中,残余双键特征吸收峰消失。丁腈橡胶在"SO2-盐雾"环境中暴露12d后,橡胶断裂拉伸强度保留率降低至75%,聚合物中的酰胺键、亚甲基含量显著降低。结论"SO2-盐雾"复合试验对橡胶材料的侵蚀作用更加剧烈,丁腈橡胶暴露12 d后的断裂拉伸强度损失率比在"稀硫酸-盐雾"环境下高出14.39%。SO_2气体加速了橡胶中填充剂颗粒的析出、脱落过程,造成橡胶表面出现变色、脱落等缺陷,导致橡胶材料的拉伸性能降低。     

燃气轮机用YS10-021聚酰亚胺三防试验验证分析

目的 研究湿热、盐雾、霉菌环境对YS10-021聚酰亚胺材料性能的影响,为燃气轮机选材设计和定寿、延寿提供数据支撑。方法 设计开展YS10-021聚酰亚胺三防试验,定期测试试样老化后的物理性能,并对试验数据进行统计分析。结果 经3552h湿热试验后,高温拉伸强度和高温弯曲强度下降24%,仍然符合出厂指标要求;常温弯曲强度下降34%,简支梁冲击强度下降62%,超出指标要求;其他各项性能未见明显老化。经3 552 h盐雾试验后,弯曲强度下降30%,其余性能均在出厂指标要求范围以内。经84 d霉菌试验后,YS10-021聚酰亚胺各项性能均有轻微下降趋势,但老化不明显。结论 YS10-021聚酰亚胺在湿热、盐雾、霉菌环境中的耐受性良好。总体来看,湿热和盐雾环境对YS10-021聚酰亚胺力学性能的影响更大。     

DJB-823保护剂对典型航空电连接器腐蚀行为的影响

目的分析DJB-823保护剂对典型铝合金电连接器的影响。方法在实验室条件下针对未喷涂和喷涂DJB-823保护剂的典型铝合金电连接器开展对比酸性盐雾试验,以孔蚀率、腐蚀速率和接触电阻为指标参数,表征腐蚀行为规律。结果保护剂对电连接器有明显的腐蚀防护作用,保护剂使得电连接器孔蚀率降低了24%~37%。保护剂能有效保证电连接器腐蚀前后接触电阻变化不大,未喷涂保护剂的电连接器盐雾腐蚀336 h后,接触电阻增大到2.5 mΩ,达到临界失效状态。结论保护剂对酸性盐雾条件下的AF24-10型铝合金电连接器腐蚀防护作用明显。     

机载产品盐雾试验结果评定判据分析与探讨

针对当前机载产品盐雾试验标准中缺少明确、可量化评估指标,试验结果评定判据粗略笼统且以定性评价为主,已不能满足产品发展和使用环境扩展需求等现状,在总结国内外现行盐雾试验标准的结果评定要求基础上,分析当前机载产品盐雾结果评定判据存在的问题与不足,从管理和技术两个层面提出改进试验结果评定可操作性的建议,指导机载产品盐雾试验实施与评价。     

两种铝合金连接结构的腐蚀-疲劳循环试验研究

目的研究2024铝合金两种连接形式在5%NaCl盐雾环境下的腐蚀疲劳性能。方法开展2024铝合金两种连接结构在5%NaCl盐雾环境下的腐蚀疲劳试验,采用"腐蚀环境-疲劳加载"交替循环的试验模式,通过试验测试铝合金两种连接形式在5%NaCl盐雾环境下的残余疲劳寿命值,分析连接方式对铝合金连接结构的残余疲劳寿命影响。结果 5%NaCl盐雾环境对于铝合金连接结构疲劳寿命有较大影响,相较于铝制铆接连接形式,钢制螺栓连接方式连接部位的涂层破坏较少,涂层防护效果更好,疲劳寿命降低量更少。结论金属结构连接形式与防护涂层的搭配对结构耐腐蚀性能有重要影响。     

湿热盐雾大气环境典型局部环境监测与防腐对策

目的通过监测得到高湿热、高盐雾的海洋大气环境下不同局部环境的数据,并对不同材质、结构和部件针对性地提出防腐需求。方法开展温度、湿度、盐雾沉降率的监测以及高精度测试片、标准试验件的腐蚀试验,分析1年时间内湿热盐雾海洋大气环境不同工作环境下监测参数的趋势,研究不同局部工作环境下各时间段的腐蚀性,进行环境评估分级。结果海南某濒海区域常年高温、高湿、高盐雾,根据两种试验方法判断,该区域大气腐蚀等级达到了最严酷的等级(CX或GX)。室内大厅和机房环境也是长期高温、高湿,明显可检测到海盐粒子,高精度测试片有腐蚀现象,但与室外严酷环境至少相差1个等级。室内机电控制柜内环境腐蚀等级一般为G1,温度相对较高、湿度相对较低。结论可根据不同使用环境防腐需求制定防护方案,既能满足长期防腐和设备稳定运行的要求,又能避免过度防护,合理有效地利用资源,节约成本。