磷酸阳极化工艺在航空铝合金胶接领域应用进展

对比介绍了金属胶接常用表面处理工艺的特点及应用情况,着重讨论了PAA的工艺原理,并以国内航空制造企业典型PAA线为例,从装挂方式、碱清洗、脱氧处理、阳极化处理参数、水清洗等方面详细介绍了磷酸阳极化工艺生产线,分析了PAA工艺在实际生产应用过程中的控制重点,以期为航空铝合金表面磷酸阳极化技术的发展提供参考。最后提出实现PAA生产线全生命周期绿色环保节能的要求是国内学术界和产业界需共同攻关的难题。     

封闭处理对铝合金硬质阳极氧化膜防护性能的影响研究

目的研究不同腐蚀环境条件下,封闭处理对铝合金硬质阳极氧化膜防护性能的影响规律。方法采用中性盐雾、酸性盐雾试验方法进行加速试验,对无划痕试样腐蚀外观和附着力以及有划痕试样的腐蚀形貌等进行检测和考核分析。结果获得了4种铝合金材料硬质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。结论封闭处理能够提高铝合金硬质阳极氧化膜层的耐蚀性,改善硬质阳极氧化膜层的耐腐蚀扩展性,同时有助于解决硬质阳极氧化膜层与有机涂层附着力降低的问题。     

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。     

铝合金微弧氧化技术应用研究

目的研究铝合金微弧氧化技术在产品三防方面的应用。方法选取四种不同牌号的常用铝合金结构件材料进行微弧氧化处理,并通过各种检测手段测定铝合金微弧氧化膜层的成分及形貌、硬度及耐磨、耐腐蚀等性能指标,并与硬质阳极氧化技术作对比。结果微弧氧化膜层厚度为20～120μm,氧化膜致密层硬度（Hv）〉900,致密层磨损率〈10^-4mm^3／（N·m）,盐雾试验时间〉96h,湿热试验时间〉10个周期,膜层性能优于硬质阳极氧化膜。结论微弧氧化技术能大大提高铝合金的耐磨和耐腐蚀性能,可应用于提升产品三防性能。     

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。     

复合材料胶接修理对含腐蚀损伤铝板力学性能的影响

目的研究复合材料胶接修理对含腐蚀损伤铝板静强度和疲劳寿命的影响。方法设计加工模拟铝合金腐蚀损伤的试验件,采用复合材料胶接修理技术对试验件进行修理,通过有限元分析和试验验证的方法考核该修理技术对试验件力学性能的影响。结果有限元计算结果表明,复合材料胶接修理技术能够有效缓解试验件的应力集中情况。试验件修理后与修理前的对比静强度和疲劳试验结果表明,Ⅰ型试验件的破坏载荷提升了45.9%,疲劳寿命增加了9.3倍;Ⅱ型试验件的破坏载荷提升了11.4%,疲劳寿命增加了3.6倍。结论复合材料胶接修理技术是一种高效的飞机铝合金结构腐蚀损伤修理方法。     

阳极氧化在铝合金表面粘接技术中的应用综述

铝及其合金以优良的特性而被广泛地应用于建筑、交通、机械制造等领域,作为结构材料需要进行粘接的场合也越来越多。铝合金构件在粘接前需进行表面预处理以提高其表面的粘接性能。介绍了阳极氧化在改善铝合金表面粘接性能方面的应用,并对其特点、成膜机理、膜层结构及粘接性能等进行了综述。     

铝合金硫酸阳极化耐蚀性试验失败原因分析

目的分析铝合金硫酸阳极化耐蚀性失败的原因。方法从试片、阳极化工艺参数、槽液中杂质等方面分析并进行工艺试验。结果硫酸阳极化耐蚀性试验失败,不是单一原因造成的,而是由于试片基材缺陷、硫酸槽液Cu~(2+)含量高、封闭槽液被污染的共同作用下导致的。结论试片表面完整、无破损无腐蚀,试片表面清洗彻底,以及控制硫酸槽液中c(Cu~(2+))≤0.02 g/L,封闭槽液中c(Fe~(2+))≤0.001 g/L、c(Al~(3+))≤0.01 g/L、c(Zn~(2+))≤0.0001 g/L,可明显改善阳极化膜层质量,提高硫酸阳极化耐蚀性试验的合格率。     

7050铝合金硬质阳极氧化膜热带海洋大气环境耐蚀性能研究

目的 研究7050铝合金硬质阳极氧化膜在热带海洋大气环境下的耐蚀性能变化规律。方法 在7050铝合金表面制备硬质阳极氧化膜,然后采用不封闭、沸水封闭与铬酸盐封闭3种后处理方式进行处理。采用实验室多因素组合循环模拟试验方式与热带海洋大气环境户外直接暴露对试样开展耐蚀性能试验。通过外观、极化曲线、电化学阻抗谱方法,分析其耐蚀性能变化规律。结果 硬质阳极氧化膜不封闭处理的耐蚀性较差,实验室多因素组合循环试验第1循环后表面就出现白色腐蚀产物,评级为5/2xA。户外暴露试验12个月后,不封闭处理膜层的自腐蚀电位为?814.88 mV,自腐蚀电流密度为0.307µA/cm²;沸水封闭膜层的自腐蚀电位为?717.86 mV,自腐蚀电流密度为0.177 µA/cm²;重铬酸盐封闭膜层的自腐蚀电位为?703.33 mV,自腐蚀电流密度为3.82×10^?2 µA/cm²。户外暴露12个月后,不封闭处理、沸水封闭处理与重铬酸盐封闭处理膜层在0.01 Hz的阻抗模值分别为1.04×10⁵、1.51×10⁵、4.76×10⁵ Ω.cm²。结论 封闭处理能提升7050铝合金硬质阳极氧化膜的耐蚀性能,且重铬酸盐封闭后的耐蚀性能优于沸水封闭后的耐蚀性能。     

微弧氧化溶液pH值对ZM5膜层性能研究

目的 扩大镁合金的应用范围，增强其耐蚀性。方法 取镁合金ZM5为研究对象，利用微弧氧化技术对其表面进行改性处理。首先，对ZM5合金基体进行前处理；然后，在不同pH值的电解质溶液中，通过微弧氧化的方式在ZM5表面原位生长一层微弧氧化陶瓷膜层；最后，利用扫描电镜、X射线衍射、电化学测试等表征技术，系统研究微弧氧化处理对ZM5合金表面形貌、元素组成、微观结构及性能的影响规律。结果 通过调节溶液的pH，能够有效制备出表面连续而且完整的微弧氧化膜层，在pH=11条件下，制备的膜层具有较好的耐蚀性，能显著降低其腐蚀电流密度，膜层的厚度达到35.1 μm，微弧氧化表面处理技术能够显著提高镁合金的表面硬度，硬度最大为582HV。结论 改变溶液pH能够使膜层具有较高的耐蚀性和有效提高表面硬度，为进一步扩大镁合金在军用装备上的应用提供可能性。     

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。     

LY12CZ铝合金飞机内外部结构涂层日历有效性试验研究

基于外部和内部涂层加速试验环境谱,分别对某型飞机的LY12CZ铝合金内、外部结构涂层进行加速老化试验,统计分析了两种涂层腐蚀老化表面形貌,得到了光泽度和色差随加速腐蚀时间的变化规律,并对涂层的有效性进行了综合评定。试验结果表明,LY12CZ铝合金外部结构涂层的有效期为12 a,内部结构涂层的有效期为10 a,轻微划痕对外部结构涂层的日历有效性影响不大,而对内部结构涂层有一定影响。     

3D打印铝合金液冷板在冷却液中的静态腐蚀

目的 对比3D打印铝合金液冷板材料经不同表面处理后在冷却液中的静态腐蚀情况,并预测静态腐蚀速率。方法 通过pH值测试、腐蚀表面形貌分析来监测冷却液和铝合金的变化,通过电化学方法测试样件的腐蚀动力学参数,通过质量损失试验测量材料的腐蚀速率和年腐蚀深度,通过EDS分析腐蚀产物。结果 所有试验组冷却液pH均整体呈下降趋势。在试样表面可以观测到明显的腐蚀现象,集中发生于试样表面的缺陷位置。不同表面处理的样件,其腐蚀速率不同,差异最大可达16倍。冷却液中的有效缓蚀成分参与了试样表面腐蚀产物膜的形成,在表面沉积了P、Ca等元素。结论 3D打印成形铝合金材料在冷却液中的年腐蚀深度整体较小,其耐蚀性良好,进行液态磨粒抛光或酸洗处理能降低研究材料在冷却液中的静态腐蚀速率。     

铝粉表面超声波化学镀Ni-Co合金的研究

目的在铝粉表面进行镀Ni-Co合金层的研究,为制备新型的空心陶瓷吸波材料提供基础原料。方法利用超声波化学镀法。结果铝粉经过超声波化学镀Ni-Co合金,质量增加平均百分率达到了89.0%,通过SEM,EDS和XRD分析,表明在铝粉表面形成了Ni-Co合金层。结论利用超声波化学镀法能够在铝粉表面形成Ni-Co合金层。     

预腐蚀铝合金材料裂纹萌生寿命评估

铝合金在航空工业中广泛应用,因此对于铝合金构件的寿命评估很重要。利用扫描电子显微镜(SEM)原位观测技术,研究了预腐蚀铝合金试件在循环应力作用下的疲劳裂纹萌生和扩展行为。结果表明腐蚀坑对于裂纹萌生扩展行为具有强烈的影响。基于局部应变法,提出了一种预测带有腐蚀损伤的铝合金疲劳裂纹萌生寿命的评估公式。     

LD2铝合金腐蚀行为研究

LD2铝合金广泛应用于直升机结构中。铝合金构件在服役过程中会承受环境所造成的疲劳损伤,从而大大降低其服役寿命,因此必须要研究该材料的腐蚀行为。利用SEM扫描电镜,结合能谱分析对铝合金腐蚀损伤行为进行了高精度微尺度研究,并在疲劳断口上发现腐蚀坑底部的“隧道”,该腐蚀隧道会使腐蚀损伤评定过于保守,为结构寿命预测带来较大的不确定性。     

泥炭预处理吸附垃圾渗滤液中的COD

通过对泥炭改性去除水中COD进行了试验研究。探讨了磷酸、硫酸、盐酸、硝酸和氢氧化钠对COD去除效果的影响和吸附机理。结果表明,在酸、碱改性过程中,用5%的硫酸改性的泥炭去除COD的效果最佳,改性泥炭用量为每10 g/100 mL,吸附时间为60 min,pH为10的试验条件下,COD的去除率为68.5%以上,磷酸较硫酸次之,去除率为55%左右,而盐酸和硝酸较差分别为45%和38%,氢氧化钠为40%左右。并对其吸附机理进行了研究,其吸附等温线符合Freundlich型。通过扫描电镜观察泥炭表面的结构,硫酸改性后的泥炭表面结构比较粗糙,比表面积最大,与实验结果相吻合。用原子吸收法对泥炭处理前后的水样进行比较,表明泥炭对重金属也有很好的去除率。本研究为泥炭利用提供了可借鉴的思路。     

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。     

热带海洋环境中5083铝合金腐蚀行为研究

目的 研究某岛礁不同海洋区带环境中5083铝合金的腐蚀规律。方法 在某岛礁进行海洋多区带腐蚀试验,利用表面微观形貌观测、腐蚀产物分析、质量损失测试及点蚀深度测量等手段,对比分析铝合金在不同海洋区带中的腐蚀形貌、腐蚀速率和点蚀深度。结果 5083铝合金在某岛礁海洋全浸区带环境中的腐蚀速率最大,大气区带中的腐蚀速率最小,在潮差区带的腐蚀速率介于二者之间。试样在海洋不同区带主要发生局部腐蚀,大气区试样的最大点蚀深度最大,而潮差区试样的最大点蚀深度最小。在不同海洋区带,铝合金腐蚀产物和附着物的混合物中均含有钙元素,大气区钙元素含量远低于潮差区和全浸区,潮差区和全浸区铝合金表面的腐蚀产物和附着物混合物中主要含有CaCO₃、CaSiO₃和Al₂O₃。结论 不同海洋区带环境中,5083铝合金的腐蚀速率差别较大,潮差区和全浸区材料表面附着大量污损生物和矿物质。