海洋环境设备涂层老化和失效的影响因素研究

目的 研究海洋设备涂层老化和失效的影响因素。方法 选择现有海洋设备涂层进行户外暴露试验和实验室加速环境试验,分析防护涂层的失光度和色差变化规律。结果 在实验室条件下成功模拟了加速海洋环境中的涂料老化,加速试验结果与户外暴露结果相关性较高。在海洋自然环境下暴露6个月后,涂层失光率降低,暴露18个月后出现粉化。结论 利用紫外光老化和盐雾试验,设定合适的环境试验参数后,实验室加速环境试验可代替户外暴露试验,缩短试验周期。涂层的配套设计、涂敷的基材结构形状、涂层施工过程等因素可直接影响涂料的老化、失效,进而引起基体腐蚀。     

聚氨酯涂层在三亚室外自然曝晒与氙灯老化腐蚀环境中的失效行为

目的研究聚氨酯涂层在三亚室外自然曝晒实验和氙灯老化实验中的失效行为,探讨两种实验条件下聚氨酯涂层光泽度的对应关系。方法利用红外光谱、金相显微镜、扫描电镜等分析手段研究三亚室外自然曝晒和氙灯老化条件下聚氨酯涂层的老化失效规律和行为。结果以聚氨酯涂层完全失去光泽为基准计算,相对于三亚室外自然曝晒实验,氙灯老化实验对聚氨酯涂层老化失效的加速因子约为4.3。结论聚氨酯涂层在实海暴露实验和氙灯老化实验失效过程中表面形貌相似、劣化机理一致,可以用氙灯老化实验模拟三亚室外自然曝晒实验。     

基于电化学阻抗的航空有机涂层加速老化动力学规律研究

目的研究有机涂层的加速老化动力学规律。方法针对某飞机实际服役环境条件特点,编制有机涂层加速老化试验谱,开展0~9 a的当量加速老化试验。借助PARSTAT 4000电化学工作站,测试老化试验后涂层试件的电化学阻抗值。结果得到了不同老化周期有机涂层的Bode图、等效电路、孔隙率、吸水率和电化学阻抗,表征了加速试验条件下的老化动力学规律。结论低频阻抗|Z|0.01可以作涂层防腐蚀性能的评价指标,涂层老化过程大致可分为初期、中期和后期三个阶段,分别对应三个不同等效电路。     

列车表面涂层光老化试验加速因子建模研究

目的建立客观、定量的列车表面防护涂层实验室模拟紫外辐射当量对自然太阳紫外辐射的加速因子计算模型。方法以兰新高铁为例,设计一种建模方案,主要步骤包括选取建模列车站点、确定站点气象地理区划、计算站点环境变量影响距离、建立站点太阳辐射环境谱,分别建立二级气象地理区划、一级气象地理区划和全线太阳辐射环境谱,最后,建立加速因子模型。结果基于NASA Surface Meteorology and Solar Energy(SSE)地面太阳辐射数据,结合实验室条件,计算了兰新高铁表面防护涂层紫外光老化试验的加速因子,约为9.5。结论上述实验室光老化试验加速因子建模思路,解决了列车这种跨越大范围区域的装备光老化试验加速因子的计算问题,简单实用,可推广至飞机、轮船、汽车等相似装备表面涂层以及金属等其他材料的紫外光暴露试验评价。     

有机涂层户外曝晒与加速试验对比研究

利用加速试验环境谱开展了有机涂层加速腐蚀试验。采用腐蚀程度对比方法,将试验结果与经自然曝晒的有机涂层进行对比研究,从失光、变色、粉化、起泡、开裂、剥落和基体腐蚀等特性,以及腐蚀的宏、微观形貌,对涂层分子链在降解程度等方面进行分析,证实了文中采用的加速试验环境谱模拟性好,并具有约2个周期当量自然曝晒1a的相关性。     

环氧云铁/丙烯酸涂层户外暴露试验与实验室综合加速试验的相关性研究

目的 研究有机涂层在拉萨试验站户外暴露试验与多因素综合高原高寒气候环境模拟加速试验条件下的相关性。方法 以环氧云铁/丙烯酸有机涂层为研究对象,通过开展户外暴露试验和实验室综合模拟加速试验,利用光泽计和色差仪等分析设备,获得用于表征涂层老化性能的色差和失光率变化规律,比较涂层体系在2种试验条件下老化程度。采用ATR-FTIR、EIS等方法研究涂层分子结构变化和不同环境条件对涂层防腐性能的影响,并分析涂层的降解机理。采用Spearman秩相关系数(rhos)法计算涂层体系在2种环境下的相关性。结果 与户外暴露试验12个月相比,综合模拟加速试验60 d,环氧云铁/丙烯酸有机涂层的色差和失光率基本一致,其色差的相关性为0.771 4,失光率的相关性为0.828 6。结论 与拉萨试验站户外暴露试验相比较,环氧云铁/丙烯酸涂层体系在综合加速试验后的色差、失光率、红外光谱、电化学阻抗等关键性能参数变化趋势基本一致,老化机理基本相同。多因素综合高原高寒气候环境模拟加速试验装置能够综合模拟高原高寒气候环境下阳辐射、气压、温度和湿度等环境因素,具有较好的模拟性和相关性。     

汽车仪表板材料氙灯老化试验与自然曝晒试验相关性研究

目的研究人工加速老化试验与自然曝晒试验的相关性。方法分析汽车内饰材料老化的影响因素,选定3种汽车内饰件氙灯老化试验方法对仪表板材料进行人工加速试验,并与自然曝晒试验结果进行对比分析。结果该材料的光泽保持率随光照辐照量的增加呈下降趋势,色差随辐照量的增加而呈增加趋势,与自然曝晒试验趋势符合。结论通过计算相关系数和对比分析试验结果,表明采用GB/T 16422.2标准的氙灯老化试验与自然曝晒试验结果相关性较好。     

飞机表面涂层海洋环境试验与实验室环境试验相关性研究

目的研究5类典型飞机表面涂层南海大气环境试验与实验室环境试验的相关性。方法在南海域环境开展5类典型飞机表面基材及涂层的户外暴露试验,试验时间为3年,同时在实验室开展太阳辐射-湿热-盐雾组合试验。通过测试外观、光泽度、色差研究两种试验环境的相关性。结果将失光率、色差、老化评级为基准得出的秩相关系数进行平均,计算得出平均秩相关系数为0.96,说明涂层样品的试验实验室加速试验和自然暴露试验为极强相关。结论通过秩相关系数法证明了表面涂层在南海大气环境试验和实验室环境试验的极强相关性,可为后续南海环境试验的加速处理提供依据。     

船舶涂料海洋大气暴露与室内加速试验模拟性研究

通过两年海洋大气环境暴露试验、盐雾／紫外冷凝老化交替试验和氙灯老化试验。对比聚氨酯涂料、丙烯酸涂料涂层的色差和失光率,研究了3种试验对涂层表观性能的影响。发现紫外／冷凝老化加速试验对海洋大气暴露试验有很好的模拟性。     

×飞机半封闭部位局部环境谱当量加速关系研究

目的确定局部环境谱当量加速关系。方法以×型飞机某半封闭关键部位为研究对象,依据其在机体中所处的位置及服役环境中各气候条件编制局部加速腐蚀试验环境谱,分别进行试验室周期浸润加速腐蚀和自然环境暴晒。借助涂层宏观、微观形貌检测、色差、光泽度等常规性能检测和电化学极化曲线测试,对两种不同环境下试验件进行性能测试。结果试验室周期浸润加速腐蚀196.6 h,相当于舰面停放1年,且经过实验室2个周期加速腐蚀与自然环境暴晒2年的试验件涂层形貌、失光率、色差、电化学性能一致。结论该局部环境谱当量加速关系准确可靠。     

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。     

聚酯粉末涂料在湿热环境的自然老化与 氙灯老化的相关性研究

目的考查聚酯粉末涂料的自然和人工老化的相关性。方法在琼海湿热气候环境开展NH3307、NH5307、NH9307系列的三种聚酯粉末涂料的自然暴露试验,通过开展4种氙灯加速老化试验,比较自然和加速老化的相关性,选出最适合模拟湿热环境的氙灯加速老化方法。基于涂料的保光率,对模拟湿热环境的氙灯加速老化试验方法及自然湿热环境(琼海)的加速性进行探讨。结果经过24个月的自然老化后,NH3307和NH5307涂料的保光率下降到初始性能的50%左右,NH9307涂料下降到70%左右。氙灯加速老化方法 2对3种涂料加速因子分别为17.62、12.44和10.36。结论 NH9307涂料具有最好的耐候性。氙灯加速老化试验方法 2能够较好地模拟涂料在湿热环境中的老化过程。     

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。     

聚碳酸酯在不同试验方式下的光老化行为研究

目的研究不同试验方式下聚碳酸酯的光老化行为。方法对比聚碳酸酯在自然暴露试验、自然加速光老化试验及实验室光源暴露试验中的缺口冲击强度变化,分析各种加速试验方式对自然暴露试验的模拟性。结果聚碳酸酯在拉萨户外自然暴露中,其缺口冲击强度随试验时间的延长而降低。单轴跟踪暴露和跟踪太阳反射聚能暴露这两种自然加速光老化试验方式对户外自然暴露的模拟性均较好,加速倍率分别约为1.5,6。氙弧灯下的暴露试验对自然暴露试验的模拟性比紫外冷荧灯、金属卤素灯高。结论跟踪太阳反射聚能暴露、氙弧灯下暴露可推荐为评价聚碳酸酯光老化行为的加速试验方式。     

民机蒙皮材料紫外老化加速环境谱研究

研究紫外辐射环境对蒙皮材料的性能退化影响,进而对民机的紫外辐射防护设计提供重要依据,并依据其使用环境编制加速环境谱。通过分析民机的任务特点和使用环境,基于民机巡航高度下紫外辐射强度的仿真结果和相关紫外环境试验标准,提出了适用于民机蒙皮材料的紫外老化加速环境谱,给出了各试验条件的确定方法,以及加速环境谱与外场实际使用环境的当量加速关系。以民机机身部位蒙皮试样为例,初步开展了若干周期的紫外老化试验,蒙皮表面材料的形貌改变和性能退化验证了所提出的加速环境谱的可行性。