7B04铝合金及其螺接件的微观腐蚀机制及耐久性研究

目的 以飞机结构用7B04高强铝合金及其螺接件为实验对象,通过室内加速腐蚀试验模拟试样在南海海洋大气环境中的环境损伤,并深入分析其微观腐蚀机制与疲劳性能的内在联系。方法 通过数码相机、3D共聚焦显微镜、扫描电子显微镜等手段,研究模拟南海海洋大气环境下7B04铝合金及其螺接件的宏观/微观腐蚀特征,并借助疲劳测试分析经不同腐蚀周期后铝合金试样及螺接件的疲劳寿命。结果 铝合金及其螺接件经室内加速腐蚀试验后发生的腐蚀行为出现了明显差异,7B04铝合金试样表面发生的腐蚀行为以点蚀为主,而螺接件的腐蚀行为更加复杂。其中,远离螺接区域的暴露区的腐蚀情况与铝合金试样一致,在螺接区域发生了明显的缝隙腐蚀。此外,铝合金试样及螺接件随腐蚀周期变化的劣化规律也有所不同,腐蚀使得试样的疲劳性能均不同程度地下降。7B04铝合金疲劳寿命的递减趋势相对平缓,而螺接件在腐蚀进行到第2周期时其疲劳寿命就已降至原始寿命的一半,在腐蚀进行到第4周期时,螺接件的力学性能基本丧失。结论 经腐蚀后,铝合金试样出现了点蚀,且随着时间的延长出现了均匀腐蚀的趋势,疲劳寿命的递减趋势相对平缓。尽管螺接件的过渡区发生了严重腐蚀,但缝隙区诱发的局部腐蚀导致螺接件的受力面积减小,这是造成其疲劳寿命急剧衰减的首要因素。     

腐蚀环境中2种典型钛-铝双耳两层结构的腐蚀行为对比

对采用不锈钢衬套和铜衬套的2种典型钛-铝双耳两层结构进行了加速腐蚀试验，采用扫描电镜(SEM)和能谱(EDS)分析结构腐蚀形貌、腐蚀产物，对比分析2种结构的耐腐蚀性能。研究表明：在腐蚀环境中，经过10个周期的加速腐蚀试验，2种典型结构均发生了腐蚀疲劳破坏；不锈钢衬套结构的铝合金腐蚀疲劳裂纹形成时间早且断口腐蚀严重，铜衬套周围铝合金的严重腐蚀是诱发该结构腐蚀疲劳损伤的主要原因。推迟疲劳裂纹形成和降低电偶腐蚀等可提高不锈钢衬套结构的耐腐蚀性能，降低结构应力水平、加强结构的日常维护，能有效提高铜衬套结构的耐腐蚀性能。     

环境对高强度铝合金应力腐蚀行为的影响

利用C型环试样、单轴加载的拉伸试样和预制裂纹的试样研究了高强度铝合金在大气环境下的应力腐蚀性能，并与实验室加速试验结果进行对比。施加应力后的试样分别暴露于北京、团岛、万宁3个不同的大气试验站，同时在实验室进行了C型环试样在3．5％NaCl溶液中周期浸润腐蚀试验、单轴拉伸试样在3％NaCl＋0．5％H2O2溶液中的拉伸应力腐蚀试验和预制裂纹的试样在3．5％NaCl溶液中腐蚀试验。结果表明，高强度铝合金在不同环境中产生应力腐蚀的敏感性不同，在海洋性环境下应力腐蚀性较高；在海洋性环境下2A12铝合金的应力腐蚀的敏感性比7A04铝合金高，在暴露期间未开裂的2A12铝合金C环试样发生严重剥落腐蚀，未开裂的7A04铝合金C环试样则遭受严重点腐蚀；3．5％NaCl溶液中周期浸润腐蚀试验和3％NaCl＋0．5％H20：溶液中的拉伸应力腐蚀试验作为高强铝合金SCC敏感性判定方法，模拟海洋大气腐蚀过程，与户外的试验结果具有较好的相关性。     

典型飞机结构腐蚀损伤模拟件修理前后疲劳寿命研究

采用加速腐蚀试验与疲劳试验相结合的方法,对典型飞机腐蚀失效关键结构模拟件腐蚀修理前后的疲劳寿命进行了研究。结果表明,与未腐蚀状态相比,含腐蚀损伤模拟件的疲劳寿命均值和95%置信度下的单侧置信下限分别降低16.9%和47.4%,经过腐蚀修理后其疲劳寿命均值和95%置信度下限的单侧置信分别下降21.4%和28.9%。含腐蚀损伤模拟件的疲劳寿命分散性显著增大,但经过修理后疲劳寿命分散性得到明显改善。     

焊接对X65钢腐蚀疲劳裂纹扩展影响的试验研究

对于深海油气输送结构,焊接产生的初始预应力会对其腐蚀疲劳性能产生影响。针对深海油气输送常用材料X65钢开展腐蚀疲劳裂纹扩展试验。分别从焊接热影响区和母材上制备了标准紧凑拉伸(CT)试样,利用直流电压降(DCPD)方法测量了疲劳裂纹扩展长度,对焊接试件的腐蚀疲劳性能进行了研究,并拟合出了两种试件在不同试验环境下的Paris常数C和m。试验结果表明:在0.2 Hz的加载频率下,腐蚀溶液可明显加快裂纹扩展速率,并使裂纹扩展阈值分别提高16.25%和13.75%。焊接试件在空气环境下拟合的C值和m值均要略高于母材试件,在腐蚀环境下其C值和m值要略低于母材试件。     

LY12CZ铝合金铆接联接件在3.5%NaCl溶液中的腐蚀疲劳失效行为研究

在应力控制下分别研究了温度,ｐＨ值和预浸泡时间对ＬＹ１２ＣＺ铝合金带有支的铆接联接件在３．５％ＮａＣｌ溶液中腐蚀疲劳（ＣＦ）性能的影响规律,结果表明,提高温度、降低ｐＨ值和延长预浸泡时间均会缩短铆接件的腐蚀疲劳寿命,在无预浸泡的条件（２０℃,ｐＨ＝６）下,铆接件的腐蚀疲劳寿命比空气中的疲劳寿命长。     

LY12CZ铝合金腐蚀疲劳研究进展

综述了LY12CZ铝合金腐蚀疲劳机制及影响疲劳裂纹扩展的因素,探讨了采用加速腐蚀当量折算谱模拟日历腐蚀环境对飞机结构主体材料LY12CZ先做加速腐蚀再进行疲劳试验的方法;并介绍了该方法在计算飞机日历寿命上的最新研究进展和未来的发展方向.      

铝合金腐蚀损伤的形态学研究

在实验室中对LY12CZ铝合金试件进行预腐蚀,随后再对其疲劳寿命评诂.在预腐蚀实验中,设置了3组腐蚀时间和3种腐蚀溶液温度以模拟不同的环境.利用扫描电镜和光学显微镜对预腐蚀后试验件上的腐蚀损伤进行观测,从形态学角度分析了腐蚀时间和腐蚀溶液温度的不同给损伤形态造成的影响.最后提出腐蚀损伤的评价指标：腐蚀坑深度和表面腐蚀损伤度,并给出了不同深度、损伤度对应下的试验件疲劳寿命。     

SEBF/SLF重腐蚀防护涂层应用于典型飞机结构中防腐性能综合评定

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,为了综合评定SEBF/SLF重腐蚀防护涂层涂装在典型飞机结构中的防腐性能,对该涂层与现役飞机典型涂层进行了对比试验.结果表明,与现役飞机典型涂层相比,SEBF/SLF重腐蚀防护涂层的抗环境腐蚀性有明显改进.     

环境腐蚀对Q345角钢疲劳性能的影响研究

目的研究Q345角钢构件的疲劳性能随腐蚀损伤发展的变化规律,为分析"腐蚀-疲劳"交替循环工况下试件疲劳性能变化情况奠定基础。方法首先通过连续疲劳振动和间隔疲劳振动两种疲劳试验,测试分析了疲劳荷载施加方式对试件疲劳性能的影响,其中,试件间隔振动分三次完成,每次振动次数为连续疲劳振动次数的1/3。然后,根据不同"浸泡-晾置"次数,给出了三种腐蚀方式,并在p H值为2的酸性溶液中对试件进行加速腐蚀损伤试验。采取"腐蚀-疲劳"交替循环加载方式对3组39根Q345角钢构件进行腐蚀疲劳试验,由试件腐蚀疲劳破坏的试验现象及测试结果,分析试件疲劳性能随腐蚀疲劳损伤的变化规律,并研究Q345角钢试件的风致振动疲劳性能因大气环境中腐蚀损伤发生及发展的退化规律。结果疲劳荷载为221.43 MPa时,三种"腐蚀-疲劳"工况下,CF1、CF2与CF3相比,试件的疲劳寿命分别退化了5.1%和2.7%。疲劳荷载为308 MPa和221.43 MPa时,单点试验结果未随腐蚀方式变化而发生明显变化,但是当疲劳荷载减小到156.22 MPa时,CF1、CF2与CF3相比,试件的疲劳寿命分别退化了6.3%和4.5%。结论腐蚀损伤试验中"浸泡-晾置"交替循环次数越多,损伤越大,试件疲劳寿命退化,反映Q345角钢构件的疲劳性能受大气环境干湿交替腐蚀损伤影响明显。同一腐蚀方式中,疲劳荷载越小,腐蚀的影响越显著,脆性破坏特征越明显。     

飞机蒙皮涂层对LY12CZ铝合金腐蚀疲劳寿命的影响

研究了飞机蒙皮涂层对LY12CZ铝合金腐蚀疲劳行为的影响,比较了裸样与涂层试样在空气、3.5%NaCl溶液中的寿命变化规律,记录了自腐蚀电位随循环周次的变化,并通过定量分析,给出了裸样与涂层试样在一定实验条件下的腐蚀疲劳寿命表达式,结果表明涂层使LY12CZ铝合金腐蚀疲劳寿命得到明显提高.     

模拟某机场大气环境下LY12CZ铝合金的腐蚀行为及其当量关系的建立

    通过模拟某机场较严酷的自然环境,对LY12CZ铝合金进行试验室加速腐蚀,研究其不同阶段的腐蚀损伤行为和最大腐蚀深度的变化规律,并采用腐蚀程度对比法确定该机场环境下LY12CZ和试验室模拟环境下的当量加速关系,为预测飞机结构的腐蚀、确定日历寿命和制定修理周期提供可靠的依据.     

GALVANIC CORROSION BETWEEN GRAPHITE EPOXY COMPOSITE MATERIALS AND LY12CZ ALUMINUM ALLOY

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GALVANIC CORROSION AND PROTECTION OF GECM／LY12CZ COUPLES UNDER DIFFERENT ATMOSPHERIC EXPOSURE CONDITIONS

Galvanic, compatibility between graphite epoxy composite materials (GECM) and LY12CZ aluminum alloy was evaluated in different atmospheric corrosion environments and by laboratory electrochemical measurements. Open circuit potential electrochemical measurements showed a relatively large potential difference about 1 volt between the GECM and LY12CZ aluminum alloy, and this difference provided the driving force for galvanic corrosion of the LY12CZ aluminum alloy as an anode. Having been exposed for 1, 3 or 5 years in Beijing, Tuandao and Wanning station, GECM/LY12CZ couples showed significant losses of strength and elongation. Protective coatings and non-conductive barriers breaking the galvanic corrosion circuit were evaluated under the same atmospheric corrosive conditions. Epoxy primer paint, glass cloth barriers and LY12CZ anodizing were effective in galvanic corrosion control for GECM/LY12CZ couples.     

阴极极化对LY12CZ铝合金腐蚀疲劳寿命的影响

在LY12CZ铝合金腐蚀疲劳寿命曲线的基础上,研究了不同阴极电位下有无涂层试件在3．5％NaCl溶液中腐蚀疲劳寿命的变化规律．记录了一定阴极电位下阴极电流的变化情况．并通过对腐蚀疲劳断裂微观形貌的观察、分析,探讨了阴极极化对有无涂层保护的LY12CZ铝合金腐蚀疲劳寿命影响机理．对于无涂层试样,一定范围内的阴极电位会抑制阳极反应,明显提高腐蚀疲劳寿命,但当阴极电位达到一定值时(-1400mV以上),发生铝合金的阴极腐蚀,使腐蚀疲劳寿命显著降低．对于有涂层试样,由于涂层的保护,一定电位值范围的阴极保护作用并不显著,阴极电位超过一定值,涂层阻碍抑制了阴极腐蚀作用,试样腐蚀疲劳寿命较无涂层试样有显著提高。     

LY12CZ铝合金在NaCl溶液中腐蚀疲劳应变电流的分析

研究了LY12CZ铝合金在 3.5 %NaCl溶液中不同恒电位下腐蚀疲劳 (CF)应变电流行为 .结果表明应变电流波形与铝合金表面的钝化膜有较大关系 ,钝化速率和加载频率是其中两个重要的影响因素 .     

Al及Al合金在舟山海域的腐蚀行为

报告Al及Al合金在舟山海域的飞溅区、潮差区和全浸区3种试验条件下暴露2、4、8年的腐蚀结果及其在海水环境中的腐蚀行为.Al及Al合金在海洋环境中的平均腐蚀率较低,主要因点蚀、缝隙腐蚀而受到破坏,硬Al、超硬Al的包Al层对基体起着牺牲阳极保护作用.在飞溅区,Al及Al合金对局部腐蚀较敏感,点蚀密度较大.在飞溅区,二种带包Al层的LC4CS(BL)、LY11CZ(BL)耐蚀性较好,L3M和LF11M的耐蚀性较差;在潮差区和全浸区180YS和LF2Y2表现出较好的耐蚀性.LF11M在潮差区的耐蚀性较好,而在飞溅区和全浸区的耐蚀性较差.     

用自腐蚀电位预测LY12CZ铝合金的腐蚀损伤

研究了ＬＹ１２ＣＺ铝合金在ＥＸＣＯ溶液中的自腐蚀电位和最大腐蚀深度随浸泡时间的变化关系。结果表明,ＬＹ１２ＣＺ铝合金在ＥＸＣＯ溶液中的腐蚀动力学可分为两个阶段,浸泡前期,腐蚀发展较快,但腐蚀动力学的规律性不明显;浸泡后期,腐蚀发展稍慢,腐蚀动力学近似地遵循线性规律。