腐蚀条件下LD2航空铝合金裂纹扩展规律研究

 腐蚀损伤会加速飞机结构的疲劳裂纹扩展,缩短飞机疲劳寿命。以LD2航空铝合金材料为研究对象,通过在实验室内模拟飞机服役环境进行加速腐蚀试验,得到不同腐蚀时间下的试验件,并在MTS-810疲劳机上对不同腐蚀时间下的试验件进行疲劳试验,得到不同腐蚀年限下的疲劳断口形貌。通过断口判读分析,得到不同腐蚀年限下的裂纹扩展数据(a,N)。从不同腐蚀时间下的裂纹扩展数据研究分析,得到裂纹长度与循环次数符合指数函数的形式,即裂纹扩展速率与裂纹长度成正比,其斜率依赖于腐蚀损伤与疲劳载荷两个因素,而且在同一应力水平下,其斜率与腐蚀时间呈线性关系,并且其截距与应力水平也呈线性关系。     

腐蚀环境下的概率裂纹扩展分析

给出了裂纹扩展的概率方法，完成了3种加载频率的腐蚀疲劳裂纹扩展试验。用概率方法研究了加载频率对腐蚀疲劳裂纹扩展速率的影响，给出了在给定时间内的裂纹尺寸分布和在给定裂纹长度时的寿命分布。结果表明随着频率的增加，腐蚀的影响减小。预测结果与试验结果比较吻合，可以为飞机结构的损伤容限设计提供参考。     

飞机老龄化对系统性能的影响初探及对策

随着飞机使用时间的增长,中国民吭机队相当规模的飞机的服役时间已接近或超过20年,根据FAA有关老龄飞机的概念,这些飞机正逐步成为老龄飞机.随着飞机老龄化,飞机结构与系统故障率提高,如飞机结构的疲劳裂纹数量增多,抗疲劳性能下降;腐蚀防护性能劣化,腐蚀损伤的程度及范围加重;飞机系统、机载设备老化,导线束老化或破损等,致使相应系统故障增加.     

军用飞机结构日历寿命相关问题的思考

本文系统分析了军用飞机日历寿命早于飞行小时寿命先到的原因,指出了现役飞机结构延长日历寿命过程中应该加强结构综合损伤变量选取、服役结构疲劳品质变化规律、材料-环境-时间与损伤度数据库、老龄飞机腐蚀损伤演化规律、防腐体系有效性的加速腐蚀试验及失效分析方法、飞机结构腐蚀损伤检测技术、腐蚀对结构完整性的影响、对老龄飞机维护和检查时应考虑退化因素等关键问题的研究,并提出了相应的解决思路。     

民用航空器腐蚀损伤评定与监控

随着飞机使用时间的增加,对飞机结构腐蚀损伤进行评定与监控显得越来越重要.在MD-82飞机的大修中,曾发现二级腐蚀,甚至三级腐蚀.     

飞机结构腐蚀管理全寿命模型研究

针对当前飞机的腐蚀损伤评估模式,构建了一种较为合理的腐蚀管理全寿命分析模型。该模型可将全寿命阶段飞机结构可能遭受的各种腐蚀形态、MSD和结构材料性能随时间的退化作为变量纳入到一个框架中,提高了分析精度和可靠性,为新机定寿和老龄飞机延寿提供技术支持;方法具有一般性,可推广到其他装备结构寿命评定中。     

飞机结构损伤及腐蚀控制自动管理系统软件研发及应用

飞机结构损伤和腐蚀对民航飞机的飞行安全产生重要影响,对于飞机结构的损伤和腐蚀进行正确控制与管理是航空维修企业的重要工作。本文阐述自行开发的飞机结构损伤及腐蚀控制自动管理系统软件的设计和应用情况,介绍了该软件的主要功能和应用效果。     

飞机结构腐蚀损伤概率模型研究

现役飞机一旦发现腐蚀问题,就必须对其进行腐蚀的预防与控制,因此很难在同一架飞机的同一部位上得到腐蚀坑的深度发展数据。针对这个问题,本文对飞机结构腐蚀数据的分布规律进行分析,并确定该运营环境下腐蚀损伤的最佳分布形式。采用耿贝尔第一型极值分布、Logistic分布、威布尔分布三种方法进行对比分析,仿真结果表明,在该服役环境下的飞机结构腐蚀损伤深度服从威布尔分布。     

环境严酷性指数腐蚀当量方法及其应用研究

 建立统一的腐蚀损伤环境变量——环境严酷性指数（ESI）,并研究其在飞机结构耐久性设计中的应用。在材料/结构腐蚀与单一环境类型/要素/强度关系基础上,按照《由电化学测量值计算腐蚀率和相关量的标准方法》(ASTM G102 89),引入并给出相应的ESI,并在一定工程假设下,给出在综合环境(由不同环境类型/要素/强度组成)作用下的ESI。同时,在腐蚀损伤等效原则下,用标准的环境类型/要素/强度及其作用时间当量化地表征综合环境及相应的作用时间(即环境谱),为环境加速试验环境当量提供依据并形成环境当量谱以应用于飞机结构耐久性设计中的腐蚀防护与控制(EEF),评估结构的检查周期/日历寿命。根据相关试验结果计算了典型金属材料在不同环境中的环境严酷性指数及环境当量化系数(EEF), 给出了环境简化或折算的算例。     

基于导波的飞机结构腐蚀损伤监测研究

飞机结构腐蚀损伤会显著降低飞机结构的安全性能,危害飞行安全。提出一种基于导波的航空结构腐蚀损伤概率重建算法用于航空结构腐蚀损伤的在线监测。针对结构上真实的腐蚀损伤,采用频谱幅度差损伤因子表征Lamb波参考信号和监测信号的相关性,并作为损伤概率重建算法方法中的图像重建参数;根据损伤概率重建算法的成像结果,提出了一种融合损伤因子方法对腐蚀深度进行评估,同时采用超声检测方法测量结构上的腐蚀损伤与上述方法进行了对比。试验结果表明,该方法有效实现了结构腐蚀损伤的定位和腐蚀深度的评估。     

铝合金加速腐蚀因子模型与分析

以腐蚀深度衡量铝合金的腐蚀损伤,假设蚀坑深度服从对数正态分布、腐蚀深度与腐蚀时间的关系为幂函数式,建立了加速腐蚀因子模型,给出了常用铝合金加速腐蚀因子的表达式;得到了加速腐蚀因子与腐蚀时间无关的结论。并建立了加速腐蚀因子估计值的分布特性和统计分析方法。     

LY12CZ 和 7075T7351 铝合金在 EXCO 溶液中腐蚀动力学的统计研究

采用金相法测量了LY12CZ和7075T7351铝合金各腐蚀区域的腐蚀深度,研究了最大腐蚀深度的统计分布规律,并用统计分析的方法研究了上述合金在EXCO溶液中的腐蚀动力学规律。结果表明：LY12CZ和7075T7351铝合金在EXCO溶液中的最大腐蚀深度服从正态分布的统计规律,可用该统计规律估算最大腐蚀深度;其腐蚀动力学规律可分为两个阶段：浸泡前期的腐蚀发展较快,但规律性不明显;浸泡后期的腐蚀发展稍慢,近似遵循线性规律。     

LC4铝合金服役环境下点蚀形貌特征及其演变规律

为获取飞机LC4铝合金在服役环境下典型点蚀形貌特征,采用模拟服役环境的加速腐蚀实验环境谱对材料试件进行加速腐蚀实验,定义3个参数蚀坑深度H、蚀坑表面长度L、蚀坑表面宽度W为表征蚀坑形貌特征参量,跟踪测量典型蚀坑不同腐蚀年限下此3个特征参量数值,获取典型蚀坑形貌特征参量数据检测结果。在此基础上,对检测结果分别采用统计分析和分形理论方法进行数据分析,获取LC4铝合金同一腐蚀年限下和不同腐蚀年限下典型点蚀蚀坑的形貌特征及其演变规律。结果表明:同一腐蚀年限下,点蚀蚀坑形貌特征参量符合对数正态分布;随着腐蚀年限的增加,点蚀蚀坑形貌特征参量逐渐体现出明显的分形特征,蚀坑形貌逐渐趋向坑深度较浅、坑表面长度较长、坑表面宽适中的特征。     

温度对2A12铝合金在模拟油箱积水环境中初期腐蚀行为的影响

 基于飞机油箱舱内的铝合金在油箱积水环境中发生的腐蚀损伤问题,通过研究腐蚀形貌、最大点蚀坑深度、最大点蚀坑开口面积、表面腐蚀损伤度、交流阻抗响应等变化,分析了温度对2A12铝合金在模拟油箱积水环境中初期腐蚀行为的影响。研究发现,最大点蚀坑深度、开口面积、表面腐蚀损伤度都随着温度的升高而增加,特别当温度升高到65℃和75℃时,腐蚀严重加剧,各项评价指标显著增大。在25、35、45、55℃模拟油箱积水环境中,最大点蚀坑深度及开口面积随时间的关系呈现幂函数变化规律,而在65℃、75℃时,其遵循最小二乘法多项式拟合。电化学交流阻抗谱测试结果表明,2A12铝合金在3个特征温度(常温25℃、中温55℃及高温75℃)下的腐蚀速度快慢为V_75℃ > V_55℃ > V_25℃。     

飞机结构典型环境腐蚀当量关系研究

 提出了一种用DFR值描述飞机结构的疲劳性能随腐蚀时间变化的关系式。阐述了腐蚀损伤相同则疲劳强度相等的观点，明确提出了以疲劳强度为准则的腐蚀当量原理，并根据相当数量的大气暴露和加速腐蚀试验后的疲劳数据，确定了铝合金试件4种典型环境地面停放大气腐蚀与试验室加速模拟环境暴露的腐蚀当量关系。     

疲劳关键件加速腐蚀因子可靠性分析

针对腐蚀条件下飞机结构疲劳寿命分析和评定问题,对疲劳关键件加速腐蚀因子进行了研究。以疲劳寿命作为疲劳关键件的腐蚀量,定义加速腐蚀因子为疲劳寿命相等时的服役时间与加速时间的比。假定疲劳寿命服从对数正态分布、疲劳寿命随腐蚀时间呈指数变化,推导得到了加速腐蚀因子的表达式以及加速腐蚀因子与腐蚀时间无关的结论;得到了加速腐蚀因子估计量的分布,对其进行了可靠性分析。并进行了典型结构模拟试件大气暴露和试验室加速腐蚀因子的可靠性分析。     

基于微观结构的航空铝合金点蚀扩展行为研究

点蚀是航空铝合金材料在服役环境下常见的损伤形式,在疲劳载荷作用下容易形成裂纹,缩短结构的疲劳寿命。为了深入研究点蚀对航空铝合金结构腐蚀疲劳寿命的影响,基于铝合金电化学腐蚀机理和铝合金微观结构,以点蚀蚀坑尺寸为研究参量,对航空铝合金点蚀扩展行为进行建模研究,并将模型计算结果与LY12CZ铝合金点蚀试验结果进行对比分析。结果表明:所构建的铝合金点蚀扩展模型较为合理地反映了铝合金点蚀蚀坑尺寸参数的变化规律。     

基于IDS的铝合金预腐蚀疲劳寿命研究

 模拟飞机服役环境,对航空LY12铝合金试验件做了腐蚀试验,然后通过疲劳试验得到LY12铝合金新试验件和预腐蚀试验件的疲劳寿命数据。分析了腐蚀对航空LY12铝合金的影响。通过观测断面腐蚀坑的尺寸,基于初始不连续状态（IDS）建立了把腐蚀坑看做表面裂纹的几种模型,并对几种裂纹模型的疲劳寿命计算结果和实际试验结果进行了对比分析。结果表明：直接把腐蚀坑看做表面裂纹是不合理的,考虑材料初始不连续状态所建立的表面裂纹模型计算结果和试验结果比较吻合;随着腐蚀坑的增大,裂纹模型2更为合理。所以,很难用一个合适的裂纹模型来描述腐蚀坑,只有把腐蚀坑分组才有可能得出更精确的描述。     

LY12CZ铝合金型材的腐蚀动力学统计规律研究及日历寿命预测方法探讨

以周期浸泡试验作为加速腐蚀试验,以最大腐蚀深度作为腐蚀损伤衡量指标,研究了 LY1 2 CZ铝合金型材腐蚀的统计规律和动力学规律。结果发现 :LY1 2 CZ铝合金型材的最大腐蚀深度符合 Gumbel统计规律;对于一定的面积 (一定的失效概率 ),最大腐蚀深度随时间变化的动力学曲线为 S形曲线,必须分为点蚀阶段 ( Sigmoidal( Boltzman)曲线 )、剥蚀阶段 (直线 )两部分进行拟合。在此基础上,提出了根据研究对象的面积、腐蚀损伤容限、周期浸泡试验的加速系数及最大腐蚀深度、面积、腐蚀时间的之间函数关系式预测外场的日历寿命的方法     

Understanding stress corrosion cracking behavior of 7085-T7651 aluminum alloy in polluted atmosphere

The electrochemical and Stress Corrosion Cracking (SCC) behaviors of 7085-T7651 aluminum alloy in different environments are studied by electrochemical and mechanical testing. The research shows that the type, concentration of the corrosive medium and electrolyte state affect the electrochemical and SCC controlling processes of aluminum alloys. The Thin Electrolyte Layer (TEL) state and the addition of HSO₃^– increase the corrosion rate and SCC susceptibility. The presence of HSO₃^– in a corrosive environment can significantly accelerate the corrosion rate and mechanical property degradation, and this effect increases with the increase of HSO₃^– concentration. Compared with the solution environment, the TEL environment will further aggravate corrosion and mechanical property degradation. With the increase of HSO₃^– concentration, the pH of the corrosive environment exhibits little change, while the SCC degradation is significantly promoted. This is attributed to the HSO₃^– induced buffer effect and film-assisted stress effect, yielding the overshadowing effect against solution pH.