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。     

美国海军陆战队车辆腐蚀/耐久性行驶试验方法综述

为保证美国海军陆战队轮式战术车辆实现20 a服役寿命的目标,美海军研究办公室海军材料科学与技术部资助海军水面作战中心、阿伯丁试验中心等部门,研发了评估轮式车辆系统的车辆腐蚀/耐久性行驶试验方法。该方法通过响应美国海军陆战队在军用车辆腐蚀和任务剖面的特殊要求,对美国陆军基于商业标准的车辆试验成果加以完善,利用全寿命周期费用降低计划项目的基础数据,制定了1～20 a各年度累计腐蚀质量损失控制目标,规定了评价车辆老化状况的0—4级腐蚀等级标准,并开展了长达15 a的验证试验。研究表明,车辆腐蚀控制目标可采用研发的腐蚀/耐久性行驶试验方法实现;试验场车辆的腐蚀状况与实际服役地域车辆的腐蚀状况具有等价性;车辆腐蚀/耐久性行驶试验方法可作为车辆采办的有力工具,可考核验证车辆寿命能否达到20 a的服役期指标。     

典型岛礁大气环境室内加速腐蚀试验谱研究

目的研究装备典型岛礁大气环境的室内加速腐蚀试验方法。方法采用灰色关联分析法得到引起武器装备腐蚀损伤的主要环境因素,通过分析装备服役面临的岛礁腐蚀环境数据,编制出岛礁大气环境谱。依据当量腐蚀加速原理及测定的腐蚀当量折算系数,建立加速腐蚀试验条件与岛礁大气环境谱之间的等效转换关系。结果归纳出室内加速腐蚀试验谱的编制方法,得到面向装备服役岛礁大气环境的室内加速腐蚀试验谱。结论确定的室内加速腐蚀试验谱及加速关系,为地(舰)面武器装备选材及结构腐蚀寿命评定提供了重要依据。     

7A52铝合金海洋大气环境试验与室内加速试验的相关性研究

通过海南万宁试验站7年环境试验,积累了7A52铝合金环境1—7年海洋大气暴露试验数据,总结了7A52铝合金海洋大气环境试验腐蚀规律,拟合了7A52铝合金的海洋大气腐蚀失重曲线,开展了室内加速试验研究和相关性分析工作。研究发现用y=A2+(A1-A2)/(1+exp((x-x0)/dx))对7A52铝合金的海洋大气环境腐蚀失重曲线进行拟合可以表现出万宁海洋大气标准场的失重速率的变化趋势;7A52铝合金室内加速方法与7A52铝合金在万宁标准场海洋大气环境试验具有较好相关关系;7A52铝合金万宁标准场环境试验和室内加速试验腐蚀失重可建立相关关系式,模型误差小于12%。     

喷丸强化对超高强度钢耐腐蚀性能的影响

目的提高舰载机结构疲劳关键部位的主体材料超高强度钢的耐蚀性能。方法基于实测的环境数据编制加速腐蚀试验环境谱,针对喷丸和未喷丸超高强度钢试验件在实验室条件下开展加速腐蚀试验,从宏观/微观形貌、质量损失、腐蚀速率和表面粗糙度等方面表征腐蚀行为,分析讨论喷丸强化对超高强度钢耐腐蚀性能的影响。结果超高强度钢腐蚀初期为局部点蚀,然后转变为全面均匀腐蚀。喷丸强化延缓了腐蚀形态转变的时机,喷丸试验件腐蚀速率约为未喷丸试验件的75%,加速腐蚀当量为3 a,未喷丸和喷丸试验件表面平均粗糙度分别为5.67mm和4.16mm,前者为后者的1.36倍。结论通过质量损失率、腐蚀速率和表面粗糙度的对比分析知,喷丸强化明显提高了超高强度钢的耐腐蚀性能。     

机场环境下飞机LY12CZ结构腐蚀损伤预测方法研究

依据LY1 2CZ材料的EXCO溶液浸泡加速腐蚀试验数据、飞机LY 12CZ构件在机场环境下的真实腐蚀损伤数据以及腐蚀损伤等效原则和当量关系原理,获得了该材料在2种环境下腐蚀的当量因子均值(α) =0.023 6,构建了LY12CZ材料于EXCO溶液中浸泡腐蚀的神经网络腐蚀深度预测模型.在此基础上提出了利用所建的神经网...     

LY12CZ腐蚀损伤及日历寿命预测的神经网络研究

建立LY12CZ铝合金试件的加速腐蚀周期对应最大腐蚀深度的BP网络映射模型,采用加速腐蚀试验数据对网络进行训练直至网络满足设定的精度要求,然后利用其预测LY12CZ试件的加速腐蚀损伤情况,并根据网络预测的最大腐蚀深度数据以及腐蚀损伤等效关系计算实验室加速腐蚀与某机场大气暴露腐蚀的当量因子k=2,从而可以计算出LY12CZ铝合金材料于某机场实际环境下的日历寿命（a）等于浸泡加速试验周期（d）乘以2。     

宁波地区当量加速环境谱的编制

首先利用宁波地区接近十年的环境资料数据编制了该地区的环境谱,其次基于电化学腐蚀原理和腐蚀电量相等的原理,建立了自然腐蚀环境向实验室加速环境折算的当量关系,并从力学性能和腐蚀深度进行验证,最后给出了可供实验室加速试验用的宁波地区加速环境谱。     

新型航空铝合金包铝层防腐有效期的确定

海洋环境下飞机结构腐蚀严重,合理确定铝合金包铝层防腐有效期,对于飞机日历寿命评估十分重要。根据实际环境数据编制的当量加速腐蚀试验谱,加速腐蚀约7 d与外场曝露1a相当。实验室条件下对某新型铝合金包铝材料进行当量10 a的腐蚀试验;采用KH-7700三维显微镜对腐蚀损伤进行观察和测量。结果表明,腐蚀7 a后,包铝层局部被腐蚀掉,丧失防腐功能。     

典型飞机结构加速腐蚀试验方法研究

针对典型飞机结构的局部腐蚀环境开展了加速腐蚀环境谱及加速腐蚀试验方法研究,采用A和B两种加速腐蚀环境谱进行了对比试验。结果表明,在飞机结构加速腐蚀环境谱中采用铜加速乙酸盐雾试验,不仅具有明显的加速腐蚀作用,使试验历程大大缩短,而且能够较好地再现典型飞机结构的腐蚀损伤特征。     

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。     

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。     

ICMS传感器防护技术研究

针对ICM传感器安装在飞机内部结构的特征和局部环境特点,提出了应用IMR21纳米复合涂料进行防护的初始方案,并采用加速腐蚀试验方法验证了其耐久性。结果表明,采用IMR21纳米复合保护的传感器安装部位未出现明显的腐蚀失效现象,但传感器引线部位存在一定的原始制造工艺缺陷。在载荷作用下固定传感器引线的硅胶易产生裂纹,致使腐蚀介质易渗入引线焊点处引起焊点腐蚀,导致个别传感器不能正常工作。为此,提出了传感器引线部位细节防腐改进措施,其有效性通过了加速腐蚀试验验证。     

飞机某模拟涂装试样加速腐蚀与自然暴露的对比研究

目的研究飞机某结构模拟试样加速腐蚀试验与自然暴露试验的相关性。方法选取飞机某结构模拟试样分别进行实验室加速腐蚀试验和海南西沙外场自然暴露试验,以宏/微观形貌、失光率、色差等级、腐蚀产物成分等作为评价指标,对试样表面涂层的腐蚀损伤情况进行长期观测和对比研究,对加速腐蚀2个周期和户外暴露2年的疲劳试样疲劳寿命和疲劳断口形貌进行对比分析。结果加速腐蚀试验2个周期和自然暴露试验2年试样的试验过程色差变化规律一致,色差变化等级均为2级,光泽度变化规律一致,加速腐蚀试验后为3级,户外自然暴露户外为4级、棚下为3级,在螺钉边缘均出现面漆剥落现象。7B04铝合金试样疲劳寿命断口的韧窝和孔洞的数量都没有发生明显的变化,在显著度为0.05时,两组疲劳寿命的t检验量为1.6971,疲劳寿命无显著差异。结论加速腐蚀试样表面涂层的腐蚀程度介于户外和棚下暴露试样之间,这一结果与加速环境谱的编制原则相一致,也进一步表明加速试验环境谱正确性。疲劳寿命无显著差异,表明加速腐蚀试验可以较好地模拟飞机实际工作环境对试样疲劳性能造成的影响。     

EH32钢在人工海水中的流动加速腐蚀行为研究

目的 明晰流场、传质和锈层在EH32钢流动加速腐蚀过程中的协同作用机理。方法 利用射流喷射系统研究EH32钢的流动加速腐蚀行为,并基于CFD仿真模拟流场分布情况,最后通过微观形貌表征分析EH32钢的腐蚀形貌。结果 在射流喷射系统中,试样表面的流场分布不均匀,根据锈层的颜色可分为不同区域,喷嘴正对区域锈层最厚,但疏松多孔,形成凹坑,腐蚀最严重。远离喷嘴区域锈层逐渐减薄,但更致密,腐蚀形貌转变为“flow mark”和点蚀。结论 流场严重影响着腐蚀产物的分布,正应力高、剪切应力低的区域形成的锈层厚且疏松多孔,正应力低、剪切应力高的区域形成的锈层薄,但更致密。反应生成的阳极液随流体的转移过程导致了“flowmark”损伤形貌的形成,致密的锈层抑制了阳极液的转移,导致了点蚀坑的损伤形貌。锈层和阳极液的累积使得喷嘴中心区域表现为主要阳极区,腐蚀损伤最为严重,而远离中心区域由于致密的腐蚀产物抑制了传质过程,腐蚀速率较低。流场、锈层以及传质三者的协同作用决定了流动加速腐蚀行为。     

某型飞机典型连接结构防腐蚀密封改进及验证

目的研究某型飞机典型连接结构防腐蚀密封改进方法。方法针对飞机典型连接结构的密封剂失效问题提出改进密封工艺和密封结构形式两种方案,并采用实验室加速环境谱进行试验验证研究,以获得解决密封剂失效问题的途径。结果密封剂固化时间由48 h延长至168 h后,典型连接试验件的初始开裂时间由试验1循环延迟至5循环,降低了涂层开裂程度。采用局部密封设计后,试验件的初始腐蚀时间从试验1循环延迟至10循环,试验件外表面螺钉均产生红棕色锈蚀。结论采用局部密封设计形式和将密封剂固化时间由48 h延长至168 h可以有效解决某型飞机典型连接结构现有设计中的密封剂失效问题。     

钢制药筒点状腐蚀加速试验方法研究

通过对钢制药筒的腐蚀试验研究,在“二次浸渍法”的基础上,提出了“渗透、腐蚀、显示”合而为一的钢制药筒点状腐蚀加速试验方法——单液浸渍法。该方法以NaCl为腐蚀剂,以铁氰化钾为显示剂,采用醋酸一醋酸钠缓冲溶液,控制pH值在4．1左右,只要试验2h,甚至0．5h,在试样的缺陷处即可产生蓝点;适用于各类涂层防腐材料耐点状腐蚀性能的加速试验和评价。