海洋环境下飞机结构腐蚀疲劳研究现状

介绍了海洋环境下飞机结构腐蚀及腐蚀疲劳的国内外研究现状,重点阐述了服役环境编谱技术、加速腐蚀试验研究、腐蚀防护体系有效性验证、腐蚀损伤评估及疲劳寿命预估技术等几个关键技术问题,并预测了发展趋势。     

腐蚀产物性质对金属大气腐蚀过程影响的研究

首先简要阐述了金属大气腐蚀的机理及过程,介绍了大气腐蚀过程中腐蚀产物的种类。然后分别从腐蚀产物的物理性质、化学性质(电化学)等方面对金属大气腐蚀过程影响的研究进行了探讨,并着重总结了腐蚀产物光电性质对金属腐蚀的影响。最后对该研究方向进行了展望。     

实验室模拟海洋环境下印制电路板腐蚀损伤行为

目的 研究实验室模拟海洋环境下,机载设备舱内印制电路板的腐蚀损伤行为和规律.方法 基于实测的某型机机载设备舱海洋环境数据,编制加速腐蚀试验环境谱,针对化学镀镍金印制电路板开展加速腐蚀试验;以宏微观腐蚀形貌、导通电阻以及绝缘电阻等为腐蚀表征行为参数,分析实验室模拟海洋环境下印制电路板腐蚀损伤演变的一般规律.结果 实验室模拟海洋环境下,印制电路板腐蚀首先从元器件引脚、通孔等区域诱发,腐蚀现象严重,严重影响导通电阻和绝缘电阻等电气性能的稳定性.加速腐蚀历程中,印制电路板的导通电阻不断增大,绝缘电阻的阻值不断降低.第6周期,绝缘电阻降低了一个数量级.第14周期,导通电阻的阻值增加了4.32～6.72 m?;绝缘电阻降至0.55～0.78 G?,降低了两个数量级,基本丧失绝缘性能.结论 实验室模拟海洋环境下,印制电路板腐蚀损伤历程可以分为表面镀层腐蚀、基底金属腐蚀发生与扩展、元器件芯腔内腐蚀失效3个阶段.     

金属材料的微生物腐蚀与防护研究进展

探讨了金属材料在微生物作用过程中的腐蚀与防护。通过在实验室内构建微生物环境来模拟自然状态下金属材料的腐蚀行为。回溯了微生物腐蚀的研究历史,结合近年来的研究进展,重点阐述了生物膜在金属腐蚀过程中的特性,并针对滨海工业用循环冷却水系统中金属材料的MIC,介绍了相关的防腐蚀技术并展望了未来的发展趋势。自然海水中,微生物倾向于附着在材料表面形成生物膜,它在金属/溶液界面扮演着双重角色。金属的微生物腐蚀通常由多种微生物协同作用,具有复杂的作用机制,应该综合运用各种物理、化学手段,尤其是防护性涂层方法才能达到控制腐蚀的目的。     

海洋环境耐蚀结构钢研究进展

以海洋装备主体材料钢铁作为研究对象,概述了结构钢在海洋环境下的腐蚀与防护研究进展。叙述了结构钢在海洋环境不同区域的各种因素影响下的腐蚀行为和机理。阐述了耐蚀结构钢材料的研究现状和国内外海洋环境用典型耐蚀低合金钢,目前主要通过微合金化技术和组织调控技术提高合金钢材料的耐蚀性。对比国外相关研究,我国耐蚀结构钢开发相对滞后,除了利用微合金化技术、组织调控技术这2种方法提高结构钢材料的耐蚀性外,采用传统腐蚀研究方法结合基于机器学习技术的新型腐蚀研究方法,挖掘海洋环境因素、材料成分和组织结构因素对结构钢腐蚀速率的影响规律,对加强结构钢腐蚀机理研究、加快新型耐蚀结构钢的开发、延长海洋装备的服役寿命具有重要意义。     

金属的典型腐蚀形貌

根据腐蚀机理的不同,金属的腐蚀可分为8种类型。根据笔者从事金属腐蚀研究40余年的累积结果,整理了各种腐蚀类型的典型腐蚀形貌。可供从事腐蚀控制和腐蚀研究的工作人员用来辨别各种腐蚀类型,从而判断腐蚀破损原因,明确解决腐蚀问题的方向。     

温度和氯离子浓度对30CrMnSiNiA腐蚀速率的影响研究

目的研究温度和氯离子浓度对金属腐蚀速率的影响。方法通过失重法研究对比30CrMnSiNiA结构钢在不同氯离子浓度和温度下的腐蚀速率。结果 30CrMnSiNiA钢的腐蚀速率都经历了一个增大-减小-趋于稳定的过程,说明腐蚀机理并未发生改变。在温度较低和氯离子浓度较低的条件下,升高温度和氯离子浓度将会提高腐蚀速率;当温度和氯离子浓度很高时,继续升高温度和氯离子浓度将会降低溶液中溶解氧的含量,使腐蚀速率降低,溶解氧的极限扩展速率将会成为限制腐蚀速率的关键因素。结论不同温度和氯离子浓度下金属腐蚀规律相同,温度和氯离子浓度在一定范围内促进了金属的腐蚀速率。当超过转化点后,提高温度和氯离子浓度会降低腐蚀速率。     

船用铝合金在海洋环境中的腐蚀研究

介绍了Al-Cu,Al-Mg,Al-Si系等3种主要的船用铝合金在海洋环境中的应用和腐蚀研究现状,对三种铝合金的性质以及在船舶及船用设备领域中的具体应用进行了概述,对船用铝合金在不同海域海洋大气、表层海水、深海海洋环境下的腐蚀状况以及在模拟海水条件下的腐蚀研究进展进行了归纳。已有研究表明,海洋环境下船用铝合金的腐蚀形式主要为点蚀和应力腐蚀,其腐蚀程度和敏感性随海水深度的增加而增大,相同海洋环境下Al-Mg系铝合金具有较好的耐腐蚀性能。最后综合实际生产和应用现状,对船用铝合金的发展趋势及其在海洋环境下的腐蚀研究工作的进一步开展做了展望。     

模拟加速腐蚀专家模拟器软件在美海军飞机腐蚀损伤评估中的应用

介绍了美国海军规划开发的飞机结构腐蚀损伤评估建模和仿真分析系统,预测了由点蚀、应力腐蚀开裂和剥蚀引起的飞机结构腐蚀损伤性能退化趋势,这三种腐蚀类型是海军飞机相关腐蚀故障的主要来源。该系统是通过扩展现有加速腐蚀专家模拟器(ACES)软件产品而获得,软件系统由基于物理数据的程序算法、基于试验数据的经验统计模型和人工智能方法组成。     

加速腐蚀当量加速关系研究方法综述

为了进一步研究当量加速关系,归纳了现有腐蚀损伤当量化的研究方法,详细介绍了基于电化学原理、物理参量和力学损伤的当量折算法,讨论了各种方法的优劣和所适用范围。基于电化学原理的当量加速关系研究方法适合用于制定飞机金属结构加速试验环境谱,以物理参量为基准的当量折算法适用于建立疲劳关键部位、腐蚀关键部位的涂层及金属基体等各种加速试验环境谱的当量加速关系,力学损伤对比法适合用于结构疲劳关键部位。最后得出针对不同材料、不同部位应该采用不同的当量加速关系的结论。     

典型舰船用金属材料腐蚀与防护研究进展

针对舰船用金属材料在复杂海洋环境下存在的腐蚀问题,概述了舰船用金属材料腐蚀与防护的相关研究进展。介绍了合金钢、铜合金、钛合金和铝合金这些典型舰船用金属材料的常用类型和使用场所,阐述了舰船用金属材料所处不同海洋区带内的腐蚀环境特征,以及点蚀、缝隙腐蚀、电偶腐蚀、微生物腐蚀和应力腐蚀开裂等舰船用金属材料常发生的腐蚀类型。综述了目前对舰船用金属材料腐蚀防护采取的措施,重点关注了表面涂镀层和改性技术的研究进展。最后,提出了舰船用金属材料腐蚀防护未来的研究方向,需从加强腐蚀机理研究、建立腐蚀数据库和发展新型表面腐蚀防护技术3方面入手。     

沿海设施环境适应性试验和评价方法研究进展

概述了沿海设施所服役的腐蚀环境分类，主要分为海洋大气、浪花飞溅区及海水浸泡区，并对其暴露于大气和不同海洋环境位置的环境适应性试验评估方法进行了系统的总结分析。海洋大气环境模拟采用干湿交替加速腐蚀法，或建立户外大气暴露试验台开展试验；海水飞溅区试验通过实验室建海水冲刷试验装置进行模拟试验，或在实际环境中建立腐蚀试验中心开展试验；海水浸泡环境模拟通过海洋工程深水试验池开展试验。本研究对于开展海洋环境钢结构设施的防护性能考核评估具有重要意义，对沿海设施的环境适应评估方法发展具有指导意义。     

钢筋混凝土实际海洋环境下的腐蚀

目的研究钢筋混凝土在实际海洋环境中的腐蚀行为。方法记录浸泡在青岛水域1 a时间内钢筋混凝土表面生物的附着情况,并通过XRD等测试手段分析海洋环境中的污损生物对混凝土基体表面组分腐蚀行为的影响。通过测试氯离子含量,监测钢筋在实际海洋环境下的临界氯离子含量,同时通过动电位极化,比较钢筋在海水中腐蚀1 a的点蚀电位和极化电阻等电化学参数,通过SEM观察钢筋表面腐蚀形貌,监测钢筋的腐蚀情况。结果海洋污损生物导致重金属元素在混凝土表层富集,钢筋混凝土在实际海洋环境下的临界氯离子含量为0.375%,钢筋混凝土在实际海洋环境下180 d钝化状态消失,产生局部腐蚀。结论海水中的生物主要是对混凝土表层的物质产生了影响,但并未对钢筋的腐蚀产生影响。导致钢筋产生腐蚀的主要因素在于氯离子的渗透。     

电镀锌镍合金与热渗锌涂层热带海洋大气环境腐蚀规律对比分析

目的 解决钢铁表面金属涂层在热带海洋大气环境中易腐蚀损伤或失效的问题,选择对热带海洋大气环境耐腐蚀性能优良的金属涂层,提高钢铁工件的使用寿命。方法 在某热带海域进行户外暴露试验,对钢铁试片电镀锌镍合金和热渗锌2种金属涂层的腐蚀规律进行研究。通过扫描电镜、X射线能谱仪、光学显微镜、划格试验等,对锌镍合金镀层和热渗锌涂层的表面形貌、化学成分、截面形貌、涂层厚度及附着力等分别进行观察与测试。结果 电镀锌镍合金镀层主要发生选择性腐蚀和点蚀,在720d内具有较好的腐蚀防护性能。热渗锌层以均匀腐蚀为主,涂层微裂纹促进了腐蚀,在90 d内基体无腐蚀,360～720 d涂层的腐蚀速率较快。结论 在采用的2种金属涂层工艺中,电镀锌镍合金镀层的耐腐蚀性能远优于热渗锌涂层。相对于该热渗锌涂层,电镀锌镍合金镀层更加适合作为钢铁工件金属涂层在该海域大气环境中长期使用。     

海洋大气环境下装备材料的腐蚀与防护研究进展

叙述了海洋大气环境下装备典型金属材料的腐蚀与防护研究进展。介绍了高强钢、不锈钢和铝合金等装备材料在高温、高湿、高盐雾和强辐射等海洋大气环境下的腐蚀特征和主要腐蚀形式,总结了海洋大气腐蚀防护技术的研究进展。最后,提出了海洋大气环境下装备防护需从装备选材与结构环境适应性设计、有效表面防护、环境控制、加强维护保养等方面着手,在充分利用现有防腐技术的基础上,加强金属涂/镀层与有机涂层的技术组合;大力开发研制海洋环境下长期有效、绿色环保的表面处理技术和涂层技术;针对铝合金等易腐蚀材料,开展腐蚀结构修复技术研究。采用系统工程方法来解决海洋大气环境中装备的腐蚀问题,进而提高舰载武器、船舶、海岸工程、近海工程等服役装备的安全性、寿命和可靠性。     

环境因子对舰载机金属构件维修检查间隔期的影响

结合金属构件腐蚀的影响因素和原理,定义了海洋环境因子;研究了海洋环境对舰载机金属构件维修检查间隔期的影响,并通过例证对舰载机金属构件的维修检查间隔期进行了调整,为舰载机在海洋环境下金属构件的维修决策提供了可靠的依据.     

光照对高强度低合金钢大气腐蚀的影响研究

目的针对高湿热高光照地带的金属材料腐蚀严重问题,研究高强度低合金钢在模拟海洋大气环境下的光照对腐蚀的影响规律。方法采用电化学及光电化学方法分析腐蚀产物的光电效应。结果光照降低了高强度低合金钢阻抗,加速了高强度低合金钢大气腐蚀速率。结论高强度低合金钢在光照下的腐蚀产物具有半导体性质,其光生电子和光生空穴参与了高强度低合金钢基体的电化学反应过程。     

GA-BP神经网络在铜合金海洋腐蚀预测中的应用

目的 充分利用海洋腐蚀数据,深入分析数据规律.方法 在BP神经网络的基础上引入遗传算法,以克服神经网络模型固有缺陷,提高预测精度和训练速度.结果 对GA-BP人工神经网络进行了简要阐述,并以铜合金在海水中的腐蚀数据为例,应用GA-BP人工神经网络建立了海水腐蚀预测模型,对预测结果进行了评价.结论 预测结果表明,模型能满足设计要求,具有较好的泛化能力.