不同材料在海洋大气环境下的加速环境谱研究

自然环境加速试验是飞机结构日历寿命评定的重要方法,加速环境谱的编制则是开展加速试验的前提。以某海域海洋大气环境谱为基础,选取了金属裸材、复合材料裸材、带涂层结构三种飞机常用材料为研究对象,针对不同材料腐蚀机理的差别,给出了不同材料加速环境试验模块参数的确定方法及加速环境谱与服役环境的当量关系,编制了分别适合金属裸材、复合材料、带涂层结构的典型海洋大气环境加速环境谱。     

基于环境腐蚀损伤的某型飞机日历寿命的确定

目的基于腐蚀的观点,确定基于环境区域腐蚀损伤的某型飞机结构的日历寿命。方法通过试验确定各级温湿度下飞机结构常用铝合金材料2Al2-T3腐蚀至任意损伤值的时间曲线(T-H曲线),并根据某型飞机的服役环境谱以及对应的腐蚀损伤容限D_c确定该型飞机的日历寿命。结果试验确定出不同湿度下的T-H曲线,引入海南陵水机场的温湿度环境谱,将数据带入计算模型,所得结果比较合理。结论该模型可以合理地求得腐蚀环境下飞机结构的日历寿命,获得的2Al2-T3铝合金腐蚀损伤时间曲线具有普适性。     

飞机结构日历寿命及腐蚀防护研究应关注的问题

介绍了飞机寿命体系,阐述了典型飞机服役环境和飞机使用寿命情况。列举了典型飞机结构的腐蚀实例,并剖析了腐蚀失效的原因。在综合分析当前我国飞机面临的腐蚀和日历寿命主要问题的基础上,阐明腐蚀是引起飞机结构失效的主要损伤模式,也是严重影响飞机飞行安全和经济修理的主要因素,探讨了飞机结构日历寿命及腐蚀防护研究应重点关注的一些问题。     

内陆湿热地区机场环境谱编制

目的编制内陆湿热地区机场环境谱。方法分析影响飞机(直升机)日历寿命的地面主要环境因素,确定内陆湿热地区环境因素数据监测项目,以机场气象环境因素为基础,以现场测量化学环境因素为补充,编制机场环境谱,通过机场地区整体环境特性分析验证环境谱的有效性。结果机场环境均具有典型的内陆湿热地区非工业环境特点,大气腐蚀性等级中等(C3级)。结论量化了内陆湿热地区服役直升机面临的使用环境,为内陆湿热地区直升机环境适应性考核验证和腐蚀防护设计提供输入。     

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。     

某型复合材料加速腐蚀与大气腐蚀当量关系分析

目的为开展某型飞机复合材料预腐蚀后疲劳寿命研究,获取其于加速腐蚀试验环境谱腐蚀和大气环境腐蚀的当量关系。方法编制模拟机场环境的加速腐蚀环境谱,据此分别开展材料试件加速腐蚀试验和大气腐蚀试验,试验过程中观测试件腐蚀形貌,开展两种环境预腐蚀后试件的层间剪切强度性能测试,依据等腐蚀损伤等层间剪切强度性能原则,计算该型复合材料实验室加速腐蚀与大气环境腐蚀的当量关系。结果加速腐蚀试验环境与大气环境对该型复合材料腐蚀存在当量关系,当量折算系数为2.22。结论飞机复合材料于不同环境中的腐蚀当量关系研究应结合研究问题需要,根据不同环境和不同力学性能指标开展研究,不同环境、不同力学性能指标会有不同的当量关系。     

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。     

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。     

《飞机腐蚀防护与日历寿命研究》专题 序言

<正>腐蚀是飞机(包括固定翼飞机和直升机)最普遍、最严重的损伤形式之一。腐蚀对飞机的危害极大,会严重影响飞机的正常使用与维护,大幅度增加修理费用和难度,增加飞行安全隐患,甚至引发重大事故。飞机的日历寿命与环境腐蚀密切相关,影响飞机腐蚀和日历寿命的因素众多,错综复杂。如何科学合理地确定和延长飞机的日历寿命已成为飞机寿命研究领域亟待研究的重要课题。针对与此相关的问题开展研究,对于减少或避免飞机在服役期间发生严重腐蚀故障及由此引发的重大事故,降低飞机的维修成     

某型飞机腐蚀防护及设计改进

目的针对某型飞机的腐蚀问题开展研究,制定结构腐蚀修理和防腐改进措施。方法对外场飞机的腐蚀情况进行统计归类,对现有飞机防护体系进行梳理,分析结构腐蚀原因和防护体系的不足。在对飞机服役地区环境进行实测的基础上,编制飞机地面停放环境谱和飞机结构局部环境谱。研究制定结构防护体系设计改进措施,并通过加速腐蚀试验验证设计改进效果。结果与结构设计改进前的原始状态相比,防腐改进后的结构日历寿命提高1.6~5倍。结论飞机防护体系薄弱的情况下容易引发多种类型的腐蚀问题;系统地对飞机结构腐蚀问题进行治理,才能取得令人满意的效果。     

飞机用铝合金腐蚀行为和腐蚀预测研究现状及问题分析

针对不同的航空铝合金结构及部位,从腐蚀机理、腐蚀行为和腐蚀预测技术三方面较为系统地分析了研究现状及进展。在此基础上,明确了航空铝合金腐蚀预测技术需要进一步研究的问题,分别为飞机结构表面腐蚀环境的确定问题,材料在海洋大气环境下腐蚀电化学性能的准确测量问题,腐蚀预测模型的选取问题。     

海军现役飞机的腐蚀损伤失效分析及腐蚀防护

根据海军机场的环境特点,对高强度铝合金材料的涂层有效期及基体材料的腐蚀损伤失效过程进行了研究,建立了腐蚀损伤与加速腐蚀日历时间的关系函数,提出了海军现役飞机外场腐蚀控制的具体技术措施。     

高强度铝合金典型沿海地区腐蚀行为加速试验方法研究

目的构建适用于高强度铝合金在某工业海洋性气候地区的加速腐蚀试验方法。方法选用飞机结构用典型高强度铝合金7B04-T6为试验材料,进行实验室加速腐蚀试验与某工业地区海洋大气环境曝晒试验,并对试验后的试样进行疲劳性能评价。通过平均腐蚀速率测试、腐蚀形态特征观察、疲劳断口特征分析,腐蚀加速倍率计算,对两种形式腐蚀铝合金的腐蚀机理和疲劳破坏行为等进行综合对比。结果经历实验室加速腐蚀试验与海洋大气环境曝晒试验后,7B04-T6铝合金的质量损失率基本相等,腐蚀形貌相近,疲劳断口特征一致,因而两种腐蚀模式一致,机理相同。结论所编制的实验室加速环境谱与试验方法,能够较好地用于某工业海洋性气候地区高强度铝合金材料和结构的环境损伤加速试验,实验室与外场海洋大气环境曝晒试验的加速比为97.64。     

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。     

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。     

海洋大气环境对铝合金电连接器壳体腐蚀及电气性能影响

目的研究海洋大气环境对2A12和6061铝合金电连接器性能的影响。方法开展2A12和6061铝合金电连接器在海南万宁试验站4 a棚下暴露试验,通过宏微观形貌观察和电气性能测试对比分析两种铝合金电连接器壳体的腐蚀差异和电气性能变化。结果两种铝合金电连接器壳体均出现镀层鼓泡、剥落和基体腐蚀,6061铝合金电连接器壳体腐蚀程度高于2A12铝合金电连接器。2A12铝合金基体发生点蚀和晶间腐蚀,6061铝合金基体发生剥蚀,基体腐蚀产物堆积,导致镀镍层开裂剥落,进而失去防护作用。相对于导通性能、耐压强度,电连接器的绝缘电阻对海洋大气环境更为敏感。结论铝合金化学镀镍壳体电连接器在热带海洋大气环境下不适宜长期使用。     

高强铝合金海洋大气环境剥层腐蚀研究

通过7B04铝合金海洋大气环境户外和棚下暴露试验,研究了7B04铝合金的宏观/微观腐蚀特征及其对力学性能的影响。结果表明,7B04铝合金在海洋大气环境中的腐蚀表现为点蚀—晶间腐蚀—剥层腐蚀的规律,棚下暴露比户外暴露严重,反面暴露比正面暴露严重。同时,从显微组织、晶间电偶腐蚀、腐蚀产物＂楔入作用＂等方面剖析了7B04铝合金剥层腐蚀的机理。     

材料自然环境试验数据工程化应用方法探讨

目的研究探讨材料自然环境试验数据在装备设计选材和寿命预测方面的工程化应用方法。方法通过分析材料自然环境试验数据与装备实际使用状态的符合性原则,利用肖维奈准则和子样变异系数法对暴露于海南万宁的2A12铝合金抗拉强度试验数据进行处理。采用环境效应修正系数C-t曲线初步评价2A12铝合金在某型飞机上的工程应用情况及使用寿命。结果 2A12铝合金海洋大气环境下最终的使用年限为36年,满足在海洋大气环境服役使用要求,同时满足一般军用飞机最长30年日历寿命要求,可将2A12铝合金应用于机身、机翼上翼面、平尾、垂尾等机体主要部位。结论该方法初步实现了材料自然环境试验数据在某型飞机上的工程化应用。     

基于多层线性模型的铝合金大气腐蚀规律研究

目的 针对不同地区铝合金大气腐蚀差异性和样本数据利用不充分的问题,构建精度更高的铝合金大气腐蚀模型,研究铝合金在不同环境中的大气腐蚀规律。方法 基于多层线性模型,构建具备层次结构的腐蚀率模型。以某型号铝合金腐蚀数据为研究对象,逐步建立零模型、随机系数回归模型、完整模型探究大气腐蚀规律,并进行预测评估。结果 通过交叉验证进行模型评估,多层线性模型(MSE=0.001 3)优于幂函数回归(MSE=0.005 5),远优于线性回归(MSE=0.031 6),模型预测精度提升。多层线性模型能有效分解总方差,增强了模型的可解释性。结论 多层线性模型有效结合铝合金腐蚀数据区域差异性特征,能表征大气腐蚀规律,具有一定的实用价值。