碳纤维环氧复合材料对铝合金应力腐蚀性能的影响

研究了碳纤维环氧复合材料与LY12CZ,LC4CS铝合金相互偶接时,在3.5%NaCl溶液中的电偶腐蚀行为,以及所产生的电偶腐蚀对铝合金应力腐蚀性能的影响。测量了复合材料与铝合金在3.5%NaCl溶液中的电偶腐蚀电流及铝合金的腐蚀失重值,应用慢应变速率应力腐蚀(SSRT)、预制疲劳裂纹的双悬臂(DCB)试样应力腐蚀研究方法,研究在腐蚀介质和碳纤维环氧复合材料共同作用下,由于电偶腐蚀的存在,对铝合金应力腐蚀性能的影响。试验结果表明:碳纤维环氧复合材料增加LY12CZ铝合金的应力腐蚀敏感性,缩短断裂时间,而对LC4CS双悬臂(DCB)试样应力腐蚀的研究结果表明,电偶腐蚀对LC4CS铝合金KISCC值影响不大,对(da/dt) 稍有影响,但不十分明显。同时对电偶腐蚀影响铝合金的应力腐蚀机制和行为进行了一定的讨论。     

航空铝合金LC4在酸性介质中的在线腐蚀监测

根据航空铝合金LC4进行阳极化和封孔处理后在不同浓度醋酸溶液中电容的变化进行在线腐蚀监测.阳极化铝合金LC4在醋酸溶液中的电容变化可分为三个阶段,缓慢增长期,快速增长期和大幅振荡期.结合SEM截面观察结果,在缓慢增长期,氧化膜致密耐蚀;在快速增长期,氧化膜变得疏松;大幅振荡期的出现标志着铝合金表面的阳极氧化膜已经被完全腐蚀掉.同时还研究溶液浓度和封孔对电容变化规律的影响.结果表明,可以通过阳极化铝合金LC4在醋酸溶液中的电容变化规律进行腐蚀状况的在线评价.另外,通过LCR数字电桥测得的阻抗-频率图谱与传统测量得到的电化学阻抗谱相比,在变化规律上具有较好的一致性.     

水溶液中LC4铝合金的微生物腐蚀缓蚀杀菌剂

通过电化学极化、表面分析等方法,研究了 LC4铝合金在无菌培养液和培养液加硫酸盐还原菌( sulfate-reducing bacteria,简称 SRB)的厌氧体系中加入缓蚀杀菌剂的腐蚀行为。实验结果表明 :SRB能加速LC4铝合金的腐蚀破坏,其腐蚀破坏行为属于点蚀腐蚀机理;加入缓蚀杀菌剂能够影响 SRB的生长规律,抑制 SRB和 Cl-离子对 LC4铝合金的腐蚀破坏。在所研究的 4种缓蚀杀菌剂中,BHA-2缓蚀杀菌剂具有最好的缓蚀和杀菌双重功效,且明显优于市场上广泛使用的 1 2 2 7。     

疏水涂层的制备及性能

涂层的疏水效果不仅取决于涂料自身表面自由能的大小,还与其表面粗糙度有密切的关系.通过向涂料中添加疏水助剂降低表面能,控制喷涂工艺提高涂层表面粗糙度,制备了巯水涂层.研究了疏水剂的种类、用量以及表面粗糙度对涂层疏水性能的影响.结果表明:当疏水剂的用量为5wt％,表面略微粗糙时,接触角达到139.,具有良好的疏水效果.     

腐蚀温度对飞机疲劳寿命的影响

针对飞机在高空飞行环境对飞机结构的疲劳寿命的影响,进行了+50℃～-50℃温度的腐蚀试验研究。共做了3种航空材料（LY12CZ、LC4CZ铝合金和30CrMnSiA合金钢）的腐蚀试验,得到3条腐蚀温度T与腐蚀时间H的特性曲线,说明了临界腐蚀温度的存在,并分析出飞机在-50℃高空腐蚀环境下,腐蚀对飞机机体疲劳寿命基本没有影响。     

铝合金与橡胶抗老化涂层接触腐蚀的影响因素研究

通过正交试验,研究了环境温度、相对湿度、时间、接触方式等因素对7A04-T6包铝及去包铝合金与橡胶抗老化涂层接触腐蚀的影响。研究结果显示:环境温度、相对湿度、铝合金与橡胶抗老化涂层接触的紧密程度都是铝合金腐蚀的显著影响因子;在高温、高湿的环境中,与橡胶抗老化涂层紧密接触会加剧铝合金腐蚀。     

模拟实际飞机腐蚀介质中高强铝合金材料腐蚀行为研究

利用电偶腐蚀,动电位扫描等方法,模拟飞机运行条件下实际腐蚀介质中LY12,LC4高强铝合金等飞机常用的结构材料偶接后的腐蚀情况进行研究。LY12,LC4铝合金的腐蚀均由点蚀开始,发展成层状翘起,以至腐蚀剥落。不同偶接金属的搭配对腐蚀的影响也很大,偶接状态下其腐蚀电化学行为以电位负的金属为主。     

模拟沿海大气环境腐蚀对2A12-T4 铝合金板件疲劳行为的影响

对航空材料服役的大气环境开展实验室加速模拟试验以获得其长期腐蚀行为和寿命退化情况是相关材料和装备设计、制造、维修以及寿命评定和寿命控制的重要内容和基础。通过开展针对2A12-T4 铝合金板件的模拟铝合金沿海大气腐蚀的实验室加速腐蚀试验，模拟研究从初期点蚀到后期剥蚀的整个沿海大气腐蚀过程中，腐蚀对铝合金板件疲劳特性的影响；基于疲劳寿命退化相当的原则，建立2A12-T4 铝合金板件加速腐蚀与大气腐蚀之间的加速等效关系。结果表明：2A12-T4 铝合金实验室加速预腐蚀后疲劳寿命退化规律与大气预腐蚀疲劳寿命退化规律一致，均呈现为“快速下降期”+“平台期”的特征。     

橡胶软油箱材料对铝合金腐蚀的影响研究

选择橡胶软油箱外层的橡胶材料及防老化涂层材料与7A04 T6包铝及去包铝、7B04 T6包铝及去包铝合金进行接触腐蚀试验。试验结果表明软油箱中对铝合金腐蚀产生直接影响的非金属材料为橡胶防老化涂层,并确定了四种橡胶防老化涂层材料的腐蚀敏感性顺序;通过对橡胶防老化涂层进行的EDS分析以及涂层浸泡液的pH值变化及氯离子含量研究,认为橡胶防老化涂层中对铝合金腐蚀产生影响的主要成分为氯离子和金属氧化物。     

铝合金表面贯穿式复合涂层设计、制备及性能研究

为了改善航空航天用铝合金的耐磨性能，尤其是保证在使用环境温度升高情况下铝合金的正常使用。本文在机械球磨涂层与基体之间扩散层形成原理的基础之上，设计三维立体状扩散层来增大涂层与基体之间结合性能；采用融合机械球磨、激光织构微孔和电沉积3种技术的方法在铝合金表面制备贯穿式复合涂层，对复合涂层的力学和摩擦学性能进行测试分析研究。结果表明，电沉积Ni涂层完全覆盖了机械球磨涂层的织构表面，经过热处理后机械球磨涂层和电沉积涂层显微硬度分别约为285和165 HV，并且铝合金基体、机械球磨涂层和电沉积涂层3者界面处形成了三维立体结构扩散层。铝合金在室温情况下摩擦学性能表现正常，但在300 ℃下出现失效现象。针对4种复合涂层，室温下N150复合涂层的摩擦因数最低（约为0.7）；300 ℃下N100、N150、N200复合涂层摩擦因数约为0.5。两种温度环境下4种样品的磨损率分布在（0.9～1.6）×10^-3 mm³/（N·m），N100和N150复合涂层性能表现略好。采用该方法制备的贯穿式复合涂层在室温和300 ℃环境下有效的保护了铝合金基体，拓宽了铝合金的适用范围。     

基于三维格子Boltzmann铝点蚀动态数值模拟

铝作为目前最经济且应用最为广泛的材料之一，具有重量轻、耐腐蚀、导热性好、导电性好等优点。然而，金属铝在氯离子环境中容易发生点蚀。根据中性溶液中铝表面点蚀反应机理，结合液体流动和相变特性，建立了三维格子Boltzmann铝点蚀模型，研究了中性溶液中铝表面的点蚀现象，弥补了传统实验方法的不足。采用建立的腐蚀模型对整个铝点蚀过程进行了模拟，得到了不同组分的浓度分布以及不同参数与腐蚀程度的关系。结果表明：铝的腐蚀程度随接触时间的增加而增加。随着初始氯离子浓度的增加和腐蚀反应速率的增大，铝被腐蚀得更严重。三维格子Boltzmann铝点蚀模型为金属腐蚀数值研究提供了新的思路。     

丙炔醇对铝阳极电化学性能的影响

为了提高铝阳极材料的耐析氢腐蚀和活化性能,用失重腐蚀、电化学等方法研究了在4 mol/LKOH溶液中,丙炔醇对铝阳极(99.999%)电化学性能的影响,结果表明:添加0.5%丙炔醇,不仅使铝的析氢腐蚀速率降低(缓蚀率达85.35%),又能最大程度保持铝阳极的活性(超过铝在4 mol/L KOH溶液中的活性),开路电位Eocp负移达-2.033 V.此外,在"饱和Ca(OH)2+4 mol/L KOH"溶液中,添加0.5%丙炔醇时,铝的缓蚀率高达93.21%,其表面腐蚀均匀,活化性能进一步提高,Eocp负移达-2.011 V.为铝阳极材料的应用提供了有实用价值的添加剂配方.     

金属涂层的日历寿命计算公式和试验方法

通过涂层腐蚀损伤试验研究,发现涂层有与金属腐蚀温度-时间(T-H)曲线一致的T-H曲线,而且还有相同的使用环境谱。由于金属日历寿命计算公式正是根据T-H曲线和使用环境谱推导出来的,因此涂层的日历寿命计算公式与金属日历寿命计算公式相同。通过试验研究,还发现金属涂层对试验温度敏感且有规律,由此获得涂层日历寿命的有效试验方法是提高试验温度。为验证上述结论,进行了铝涂层日历寿命的理论计算和试验实例对比研究。     

SiCp含量及缓蚀剂对SiCp／Al金属基复合材料腐蚀行为的影响

研究了ZL101A铝合金及以其为基体含5vol%,10vol%,15vol%和20voll%SiCP的SiCP/Al金属基复合材料在3.5%NaCl溶液中的腐蚀行为,通过添加钼酸钠、硅酸钠等缓蚀剂在3.5%NaCl溶液中,将SiCP/Al金属基复合材料在室温下浸泡一定的周期,采用失重法和SEM技术分别计算腐蚀速率和分析腐蚀后的微观组织形貌.试验结果表明SiCP颗粒增强物的加入对SiCP/Al金属基复合材料腐蚀速率影响不大,甚至略有降低,SiCP改变了铝合金基体表面腐蚀的形核和发展,点蚀数量增加、深度变浅.添加缓蚀剂后,抑制了SiCP/Al金属基复合材料表面点蚀的形成,与钼酸钠缓蚀剂相比,硅酸钠具有良好的缓蚀作用,当SiCP颗粒增强物的含量达到15vol%和20vol%时,缓蚀剂的缓蚀效果明显下降.     

表面涂层破损对7 B04铝合金点蚀的影响及仿真研究

模拟7B04铝合金表面涂层破损,采用电化学试验研究7B04铝合金在不同环境条件下的自腐蚀与点蚀行为,基于电偶腐蚀数学模型,通过有限元法分析7B04铝合金与TA15钛合金接触后发生点蚀的条件。结果表明：7B04铝合金点蚀电位受Cl-浓度和pH值的影响,在NaCl质量分数>10%的中性溶液及NaCl质量分数为3.5%的酸性溶液中,自腐蚀状态下7B04铝合金即可发生点蚀;7B04铝合金与TA15钛合金接触后,电位升高,增加了发生点蚀的可能性,在NaCl质量分数为3.5%的中性溶液中,当阴阳极面积比≥40时,7B04铝合金发生点蚀的萌生并进一步扩展;7B04铝合金电位随阴阳极距离的增大而下降,但幅度有限,在10 m的距离内下降不超过2 mV。     

铝合金搅拌摩擦焊表面冷喷涂层的结构与耐蚀性

采用冷喷涂技术在2219铝合金搅拌摩擦焊接头上制备Al涂层,以提高搅拌摩擦焊接头耐蚀性。通过数字显微镜、扫描电镜、电化学工作站对Al涂层的结构及耐蚀性进行表征。结果表明:冷喷Al涂层质量良好,孔隙率仅为0.77%,涂层内部存在等轴晶、细化晶粒以及拉长晶粒,涂层界面以机械咬合为主,涂层/接头区界面质量明显优于涂层/母材区界面;电化学数据显示,涂层腐蚀敏感性较低,自腐蚀电位和腐蚀电流密度均低于热影响区,冷喷涂层降低了搅拌摩擦焊接头的腐蚀敏感性;晶间腐蚀实验表明,腐蚀6 h后,涂层最大腐蚀深度仅为热影响区最大腐蚀深度的50%,证明冷喷涂技术显著改善了搅拌摩擦焊接头的耐腐蚀性。     

航空Ti600合金与其梯度功能修复涂层的腐蚀特性对比分析

为修复损伤的 Ti600合金结构件,开发新型耐蚀涂层,应用 Nd:YAG 激光在 Ti600表面制备了钛基梯度功能涂层材料(Functional Gradient Materials,FGM),并测试其耐腐蚀性能.结果表明,Ti600基体和 FGM 耐蚀性均较好;在微观上均呈现局部腐蚀的特性,表面呈腐蚀微坑形貌;极化电位较低;自腐蚀电流小,在30~90 nA/cm2之间.FGM 耐蚀性能较 Ti600得到提高,腐蚀电流为 Ti600的72%     

航空铝合金涂层体系加速老化试验前后电化学阻抗变化

采用电化学阻抗谱(EIS)技术,选用目前飞机上使用的7B04铝合金/锌黄丙烯酸聚氨酯有机涂层体系,对其在加速老化试验过程中的电化学阻抗变化进行了原位测试,分析了其失效的特征.研究表明,加速老化试验前,7B04铝合金锌黄丙烯酸聚氨酯涂层中的缺陷较少,涂层可以很好地将腐蚀性介质阻挡在外,保护金属基体免受腐蚀破坏,此时涂层相当于1个纯电容.加速老化试验后,水很快就能进入涂层内部,但涂层内防腐蚀颜料锌铬黄离子遇水发生水解反应的产物能将基体钝化,保护基体免受腐蚀,经过335 h即1个周期电解液已渗透到达涂层/基底的界面,并在界面区形成腐蚀反应微电池后,测得电化学阻抗谱表现为2个时间常数.划痕处金属的腐蚀反应与划痕周围涂层内锌铬黄离子的水解反应同时进行,加速老化试验进行1 008 h即3周期后,电化学阻抗谱上出现感抗现象,在低频时相角出现负值,这是由于锌铬黄离子的水解产物能将金属基体钝化,而钝化膜此时处于点蚀诱导期.感抗现象在加速老化试验进行了1 344 h即4周期后消失,说明此时钝化膜已经穿孔,点蚀进入发展期,并有腐蚀产物生成.     

7B04铝合金在模拟海洋大气环境下的腐蚀行为

海洋大气环境下铝合金的腐蚀本质上是薄液膜下的电化学腐蚀,与本体溶液中的腐蚀有很大不同,腐蚀速率与薄液膜的厚度及成分有关。建立并实验验证了薄液膜厚度、大气相对湿度和铝合金表面盐沉积量3者之间的关系,研究7B04铝合金在不同厚度和不同Na Cl浓度薄液膜下的电化学性能。结果表明,薄液膜下7B04铝合金的自然腐蚀电位较本体溶液中更容易达到稳定,且电位更正,自然腐蚀速率更大;液膜厚度减小,7B04铝合金阴极极化电流密度增加,阳极反应受到抑制;薄液膜中Na Cl浓度升高,7B04铝合金的自然腐蚀电位降低,腐蚀速率上升,而阴阳极极化过程受Na Cl浓度变化影响不大,当Na Cl质量分数达到5%后,自然腐蚀电位基本不再变化。