2024铝合金连接结构两种防护涂层耐蚀性研究

目的研究铝合金两种防护涂层在5%NaCl盐雾环境下的腐蚀疲劳性能。方法针对在两种涂层防护作用下的2024铝合金连接结构,开展实验室加速试验,采用"腐蚀环境-疲劳加载"交替循环的试验模式,得到铝合金两种防护涂层在5%NaCl盐雾环境下的腐蚀疲劳寿命值,对比分析涂层体系对铝合金连接结构的腐蚀疲劳寿命影响。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,相较于传统涂层,纳米涂层在5%NaCl盐雾环境下的防护效果更好。结论纳米涂层表面破坏后快速生成的致密氧化膜能有效提高涂层的耐蚀性能。     

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。     

5%NaCl盐雾环境对铝合金铆接防护结构性能影响研究

目的研究2024铝合金在5%NaCl盐雾环境下的腐蚀疲劳性能。方法开展2024铝合金5%NaCl盐雾环境下的腐蚀疲劳试验,采用"疲劳加载-腐蚀环境"交替循环的试验模式,通过试验测试铝合金铆接结构在5%NaCl盐雾环境下的腐蚀疲劳寿命值,分析不同疲劳载荷大小对铝合金连接结构的腐蚀疲劳寿命影响。结果 5%NaCl盐雾环境对于铝合金铆接结构疲劳寿命有较大影响,疲劳载荷对防护涂层防护性能和腐蚀疲劳载荷的滞后效应等两方面影响,0.25P破坏载荷相较于0.3P破坏载荷,涂层防护作用影响更小,低载锻炼效应更强,腐蚀疲劳寿命降低量更少。结论 2024铝合金铆接结构耐腐蚀性能与结构载荷和防护涂层特性有重要关系。     

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.     

7050高强铝合金在我国四种典型大气环境下腐蚀行为研究

目的研究海洋大气、干热沙漠、寒冷低温和高原低气压四种典型大气环境对7050高强铝合金腐蚀行为的影响。方法通过在万宁、敦煌、漠河、拉萨四种典型环境中开展7050高强铝合金大气暴露试验,利用腐蚀质量损失、力学性能、腐蚀形貌、金相显微分析7050高强铝合金在我国四种典型大气环境中的腐蚀规律和行为。结果暴露1年,海洋大气环境对7050高强铝合金的腐蚀质量损失、力学性能、腐蚀形貌和金相显微组织有明显影响,干热沙漠环境对铝合金的腐蚀形貌和金相显微组织有一定影响,铝合金对寒冷低温和高原低气压大气环境腐蚀不敏感。结论四种典型大气环境对7050高强铝合金腐蚀影响大小的顺序为万宁>敦煌>漠河和拉萨。     

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。     

预腐蚀疲劳寿命分散系数研究

对比分析了3种经典公式计算的不同腐蚀周期下LY12CZ铝合金材料疲劳寿命分散系数Lf,研究了Lf随腐蚀周期以及应力的变化规律,并提出了疲劳分散系数的预腐蚀贡献因子的计算公式及与腐蚀影响系数的关系.     

铝合金阳极氧化膜防护性能及失效规律研究

目的研究不同腐蚀环境条件下铝合金阳极氧化膜层的防护作用及失效规律。方法采用中性盐雾、酸性盐雾试验方法进行加速试验,对无划线试样腐蚀外观和附着力以及有划线试样的腐蚀形貌等进行检测和考核分析。结果获得了4种铝合金材料阳极氧化膜层在不同试验环境条件下的防护性能、腐蚀失效、附着力变化以及抗腐蚀扩展性能等试验数据。结论铝合金材料类型对未封闭处理的阳极氧化膜的耐腐蚀扩展性能影响明显。封闭处理能够提高铝合金阳极氧化膜的综合防护性能。     

孔腐蚀损伤对LY12CZ铝合金疲劳寿命的影响研究

对Kt=3．0的LY12CZ铝合金疲劳试验件的中心孔进行加速腐蚀,经3次不同腐蚀时间后取样,用KH-7700型三维数字显微镜检测腐蚀坑,获得了包括长、宽、深、表面积和体积的三雏形貌。通过疲劳试验,获得不同腐蚀损伤下试件的S-N曲线;通过理论推导得到了孔边在不同腐蚀损伤下的有效应力集中系数。建立了腐蚀损伤量与孔边有效应力集中系数增量之间的关系,使得在已知腐蚀损伤的情况下可以更直接地获得疲劳寿命。     

7B04-T6铝合金新型纳米涂层外场腐蚀环境下电化学性能研究

目的评估自然暴露环境下新型纳米涂层的耐蚀性能。方法选取西沙永兴岛海洋环境作为自然暴晒场,对试验件做预损伤处理后,开展7B04-T6铝合金/新型纳米涂层与天津灯塔涂料股份有限公司典型防腐涂层在高盐雾、高湿热、强太阳辐射等综合腐蚀环境下的外场暴露试验,利用电化学阻抗技术对暴晒前后的两类涂层试样在3.5%NaCl溶液中浸泡不同时间的耐蚀性能进行对比研究。结果两类涂层外场暴露试验后,电化学阻抗值下降,且随着在3.5%NaCl溶液中浸泡时间的增加,Rp值不断减小,CPE-T值不断增大。结论新型纳米涂层在外场暴露试验1年后,并未发生腐蚀损伤失效,仍具有较好的耐盐水性,但其耐候性差于天津灯塔涂料股份有限公司试验涂层。     

基于腐蚀电流的加速腐蚀关系可靠性模型

目的通过对加速腐蚀关系的研究,为飞机的日历寿命的确定提供依据。方法首先提出基于腐蚀电流的加速腐蚀关系可靠性模型,并通过测试极化曲线的方法得到LY12和ZL115两种飞机常用铝合金材料在蒸馏水及不同浓度Na Cl溶液中的腐蚀电流。结果由于材料缺陷分布的随机性,铝合金的腐蚀电流具有随机特征,且随着盐浓度的增加而增大。两种铝合金材料的加速腐蚀关系系数在统计上存在较大的差异,在3.5%盐浓度下(温度)考虑95%置信度的加速腐蚀关系系数,LY12铝合金为3.53、ZL115为2.32。结论本文基于腐蚀电流的加速腐蚀关系的研究可以很好地为飞机日历寿命确定提供依据。     

7050-T7451铝合金板材疲劳性能的厚度效应

目的 研究不同厚度的7050-T7451铝合金板材疲劳性能表现出的厚度效应。方法 试验件从3种厚度规格(75、150、203mm)板材的不同厚度位置取样,采用成组试验法进行3级应力–疲劳试验。分析试验数据,发现并总结材料疲劳性能随板材厚度及取样厚度位置变化的演化规律。结果 所有厚度规格板材的表面层材料的疲劳性能均为最优,且不同厚度规格板材表面层材料的疲劳性能差异较小。当板材的厚度较薄(75 mm)时,随着取样厚度位置变化,材料的疲劳性能差异较小;当板材的厚度较厚(150、203 mm)时,从表面层到中心层的材料疲劳性能呈非线性变化趋势,先变弱、后增强,疲劳寿命10⁵循环对应的最大应力降低幅度最大为21%左右。随着板材厚度的增加,疲劳性能最差的厚度层材料,疲劳寿命10⁵循环对应的最大应力降低了20%左右。结论 随着板材的厚度增加,7050-T7451铝合金板材疲劳性能的厚度效应变得越来越强,即疲劳性能在厚度方向的不均匀性越来越明显。工程师应在工程设计中考虑7050-T7451铝合金疲劳性能厚度效应对结构疲劳强度的影响。     

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。     

2024-T62铝合金涂层外场腐蚀环境下电化学性能研究

目的评估自然暴露条件下涂层的耐蚀性能。方法选取西沙热带海洋环境作为自然暴晒场,开展2024-T62铝合金涂层(N1和N2)在湿热暴露、紫外照射、盐雾等综合腐蚀环境下的外场暴晒试验,利用电化学测试方法对暴晒后涂层在3.5%Na Cl溶液中浸泡不同时间的耐蚀性能进行研究。结果铝合金涂层外场暴晒试验后,电化学阻抗值下降,综合腐蚀环境具有显明的加速作用。随着在3.5%Na Cl溶液的浸泡时间增加,C_(coat)-T值不断增大,Rcoat值不断减小。结论 N1铝合金涂层暴晒件电化学阻抗值较高,具有较强的耐蚀性能。     

硬膜缓蚀剂对钛合金紧固件电偶腐蚀的防护作用研究

目的 研究YTF-3硬膜缓蚀剂对由TC4螺栓、不锈钢螺母、7050铝合金及TC4钛合金夹层板组成的组件电偶腐蚀的影响作用。方法 利用硬膜缓蚀剂对钛合金紧固件和夹层板进行整体腐蚀防护处理,并通过盐雾加速腐蚀试验。将齿轮槽螺栓与无耳托板自锁螺母安装连接后,进行自然环境加速腐蚀试验,腐蚀后对螺栓螺母以及夹层板的腐蚀情况进行拍照检查,采用图像处理方式对腐蚀情况进行评价,并通过室温拉伸试验对钛合金螺栓腐蚀前后的力学性能情况进行对比分析。结果 经过腐蚀试验后,TC4螺栓和铝合金组件刷涂缓蚀剂区域比未刷涂缓蚀剂区域的平均腐蚀面积要小。不锈钢螺母与TC4钛合金组件刷涂缓蚀剂区域出现明显褶皱和破损现象。对比了试验前后钛合金螺栓的最大拉断载荷,发现降幅仅为0.5%。结论 铝合金夹层板会遭受电偶腐蚀,而YTF-3缓蚀剂可以有效隔绝腐蚀介质渗入固定间隙,大幅缓解电偶腐蚀,而钛合金螺栓在加速腐蚀试验中并未发生明显的腐蚀,并且力学性能无明显改变。     

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。