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。     

自然环境因素对铝合金大气腐蚀的影响性研究

目的 研究铝合金大气腐蚀受自然环境因素的影响性,探索环境因素对铝合金腐蚀的影响规律。方法 采用多层感知器神经网络分析环境因素对7种铝合金平均腐蚀速率的影响。结果 确定了影响铝合金腐蚀损伤的重要因素为SO2沉积率、Cl^–沉积率、NOx沉积率;辅要因素为年降雨量、年雾露时数、相对湿度、年日照时数、温度、铝合金成分;次要因素为年累积降水时数、雨水pH值。结论 基于多层感知器神经网络分析有效展现了环境因素对平均腐蚀速率的影响性。     

耐候钢-砼组合加劲梁悬索桥极限承载力退化规律研究∗

为制定预防性维护方案提供支撑,探究了悬索桥极限承载力随时间长期退化规律。以我国某公路耐候钢砼组合加劲梁悬索桥为工程背景,建立了考虑钢梁、主缆和吊索三类主要钢构件截面特性与力学性能随时间退化模型;利用梁格法,采用 Mises 屈服准则,考虑几何非线性和材料非线性,基于 U.L. 列式编制杆系有限元计算程序, 计算分析了 3 种最不利荷载工况下的悬索桥的弹塑性极限承载力。结果表明：耐候钢梁的截面积损失 4.5%~ 11.7%,吊索截面积损失 6.8%,主缆截面积损失 1.1%,钢梁退化较快,随着荷载的增大,钢梁塑性区不断扩大使得主缆应力还未达到屈服应力,悬索桥就不能继续承载;荷载‐位移曲线随着桥龄增加表现形式不同,在 20 年以前有明显的拐点;极限承载力呈现缓慢下降的趋势,100 年下降 27.2%~32.4%。     

软岩巷道围岩刚柔耦合支护技术研究与应用∗

煤矿开采进入深部开采阶段后,普遍呈现出围岩变形量大、支护构件失效的技术难题。为研究针对性的控制对策,以矿典型高地应力软弱破碎巷道为研究背景,在现场矿压监测、地质雷达探测以及地应力实测的基础上,研究了此类巷道的变形规律。同时基于现场监测及分析成果,提出了以高预应力锚杆、注浆锚杆(索)和“U”型钢架为核心的分步刚柔耦合支护关键技术,并阐明了其具体支护机制。为进一步检验新支护方案的支护效果,在新掘的胶带大巷进行了现场实验,相比原支护围岩松动破坏范围减小了近 50%,顶板下沉量、两帮移近量以及底鼓量仅 163、135 和 107 mm,52 d 内基本实现了巷道变形稳定,取得了良好的支护效果。     

氯盐腐蚀圆钢管再生混凝土短柱轴压承载力分析∗

为研究氯盐腐蚀圆钢管再生混凝土短柱轴压承载性能的变化规律,设计了 16 个试件并完成轴压试验。在试验研究的基础上根据极限平衡条件,提出了氯盐腐蚀条件下钢管再生混凝土短柱轴压承载力的计算公式,选取不同的侧压系数进行对比优化;采用国内外常用规范对试件承载力进行计算,将计算值与试验值进行对比并提出使用建议。结果表明给出的侧压系数建议值与试验结果吻合较好,通过折减壁厚的方法计算承载力是可靠的,对氯盐腐蚀圆钢管再生混凝土柱的理论研究和工程应用有一定的指导意义。     

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。     

电弧离子镀TiN涂层沉积工艺研究

目的优化电弧离子镀沉积TiN涂层的制备工艺,分析不同N_2/Ar条件对涂层微观结构和力学性能的影响机制,进一步强化和研究TiN涂层的优异性能。方法采用带有附加线圈磁场的电弧离子镀技术在不同N_2/Ar条件下制备TiN涂层,利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、超景深显微镜、维氏硬度计、薄膜应力仪和高温摩擦机观察涂层微观结构、测试力学性能。结果随着N_2/Ar流量比的增加,涂层表面形貌得到改善,大颗粒的数量和尺寸明显减少,表面变得光滑致密。TiN涂层的生长取向由沿(110)晶面择优生长,逐渐转变为沿(111)晶面择优生长。涂层显微硬度呈上升趋势,硬度最高为2260HV;当N_2/Ar流量比为2:1时,摩擦系数最低为0.71,磨损率最低为1.5×10~(-2)μm~3/(N·μm),磨痕边界清晰,大颗粒和磨屑较少。结论当N_2/Ar流量比为2:1时,TiN涂层结构致密,且具有最佳的各项力学性能。     

几种典型金属材料西沙海洋全浸区腐蚀行为规律研究

目的研究几种典型金属材料在西沙海洋全浸区的腐蚀行为规律。方法通过外场暴露试验,分析EH36和CM690船用钢、316L不锈钢以及5083铝合金材料暴露0.5、1、2a后的腐蚀形貌与动力学规律。结果CM690腐蚀速率要大于EH36,而点蚀深度规律相反。316L不锈钢发生较为严重缝隙腐蚀,5083铝合金则以局部腐蚀为主。结论试验条件下,EH36与CM690钢腐蚀质量损失与点蚀最为严重,316L不锈钢与5083铝合金生物污损严重,伴有局部腐蚀。     

10CrNi3MoV船用钢港口环境腐蚀行为对比研究

目的对比研究10CrNi3MoV船用钢在我国黄海、东海和南海海域具有代表性的港口海水环境中的腐蚀行为。方法在青岛、舟山和三亚港口进行10CrNi3MoV船用钢的实海暴露实验,通过腐蚀形貌观察、腐蚀速率和点蚀深度测量,结合各海域环境因素的监测和腐蚀产物成分的XRD分析,研究材料暴露0.5a的腐蚀规律和腐蚀机制。结果 10CrNi3MoV钢在青岛港口主要发生均匀腐蚀,在舟山和三亚港口以点蚀为主要腐蚀形式。10CrNi3MoV钢腐蚀速率受温度、盐度、溶氧量和泥沙冲刷综合作用的影响,随港口纬度的降低,材料腐蚀速率增大。附着海生物是影响10CrNi3MoV钢点蚀的重要因素,材料在附着率高的三亚和舟山港口具有更高的点蚀深度。结论附着区与非附着区形成的电偶效应使阴阳极反应界面分离,具有保护性的α-FeOOH的阴极去极化加快了附着海生物闭塞区的阳极溶解。     

海洋环境金属材料腐蚀与防护仿真研究进展

总结了国内外海洋金属腐蚀与防护仿真文献,分析归纳了电偶腐蚀、点蚀和缝隙腐蚀仿真的研究现状,仿真结果的准确性和可靠性均得到了验证。然后从涂层、电化学保护(牺牲阳极、外加电流阴极保护)、缓蚀剂、表面处理和改性等方面简要叙述了海洋装备腐蚀保护的研究进展,详细介绍了海洋装备阴极保护仿真的研究进展。最后展望了数值仿真技术在海洋腐蚀与防护领域发展前景,提出了重点发展任务和发展方向。