航空有机涂层在户内加速试验与户外暴露中的损伤等效关系

开展航空有机涂层在户内加速试验与户外暴露过程中的损伤等效关系研究,为飞机蒙皮的寿命预测提供基础数据。进行涂层的长期户外暴露和户内加速试验,同时跟踪观察涂层表面形貌变化,利用电化学阻抗谱(EIS)定量分析涂层损伤,进而研究涂层在户内加速试验和5年热带海洋大气环境中的损伤行为。研究发现,有机涂层试样在经历7个户内加速试验周期和5年户外暴露后,试样中心区域仍然十分完整,但是电化学阻抗模值显著下降;有机涂层户外暴露与户内加速试验的相关系数为ρ=0.77,经过6个户内加速试验周期的有机涂层试样的损伤与在海南万宁3年户外暴露的损伤等效;经过3年户外暴露或者5个户内加速试验周期后,有机涂层试样的特定频率电化学阻抗模值Zf=0.1开始与合金基体的Zf=0.1在一个数量级上,由TB06-9锌黄丙烯酸聚氨酯底漆和TS96-71氟聚氨酯无光磁漆组成的有机涂层开始失效。     

老化时间对涂层性能的影响

利用电化学阻抗谱(EIS)技术研究了含有锌铬黄防锈颜料的环氧酯漆涂层的耐蚀性能。研究发现,当老化时间为4周时,涂层的耐蚀性能最佳,时间过长或过短都使得涂层性能下降。并且EIS技术可以用来研究涂层的老化。     

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。     

舰载机服役环境中微生物的提取及其对 7B04铝合金腐蚀行为的影响

舰载机服役环境恶劣,容易遭受微生物腐蚀。从舰载机油箱和电子元件材料腐蚀产物中取样,进行微生物的分离、提取与鉴定,筛选出 7种典型菌株。通过开路电位(OCP)、电化学阻抗谱(EIS)和动电位极化曲线等电化学测试,初步研究了其中 3种菌对 7B04铝合金腐蚀行为的影响。试验结果表明,假丝酵母菌对 7B04铝合金腐蚀有抑制作用,而鲁氏不动杆菌和副干酪乳酸菌具有促进腐蚀的作用。     

铝合金与橡胶软油箱抗老化涂层接触腐蚀机理研究

通过对7A04-T6包铝合金及去包铝合金与三种橡胶抗老化涂层材料在高温、高湿环境中的接触腐蚀产物SEM形貌分析及EDS成分分析,表明铝合金与橡胶抗老化涂层接触腐蚀形貌特征为点蚀,腐蚀严重时试样表面局部或全部被大量腐蚀产物所覆盖,腐蚀产物的主要元素为Al,C,O,Mg,Zn,Cl,Si,S.提出了铝合金与橡胶抗老化涂层"接触-扩散-吸附/沉积物层与电解质薄液膜层形成/腐蚀闭塞区形成/阴离子加速自催化腐蚀/点蚀-晶间腐蚀-剥落腐蚀"的接触腐蚀过程及机理.     

外场快速修复用六价铬转化膜的性能

外场装备损伤部位快速修复可维持装备服役期间的功能性及寿命。文章对比分析了 AA 7B04铝合金表面损伤部位及六价铬转化膜再修复样品的表面微观组织、化学成分、电化学性能、酸性盐雾性能。研究结果表明,自主研发六价铬溶液可有效修复划痕样品。划痕修复部位形成一层致密薄膜,且主要成分包括 Cr、F、O、K等元素;对比分析拉曼光谱结果,划痕修复部位存在显著的六价铬 CrO42-(847 cm-1);电化学阻抗谱结果证明再修复样品在 10-2 Hz处阻抗膜值为 5.09 × 105Ω . cm-2,比划痕样品提高了 5倍;电动位极化曲线显示再修复样品自腐蚀电流密度为 10-5.5 A·cm-2,与划痕样品相比下降了 1个数量级;此外,再修复样品耐酸性盐雾周期超过 336 h,样品表面无腐蚀点,表面盐雾评级达到 10级,失重法表征的腐蚀速度比划痕样品下降 1个数量级。     

航空用铝合金在酸性盐雾环境中腐蚀电化学

用失重法和电化学方法研究2A12,5A06和7A04铝合金在中性和酸性(pH≈5)连续盐雾环境下的腐蚀过程。通过金相显微镜和接触角表面分析仪观察其金属相界面处的腐蚀形貌和表面状态,分析腐蚀机理。结果表明:失重法、极化曲线Tafel外推法和电化学阻抗谱法均显示3种铝合金在中性盐雾中腐蚀速率的大小关系为7A042A125A06;在酸性盐雾中腐蚀速率的大小关系为7A045A062A12;铝合金表面与中性和酸性盐溶液的接触角分别为70.9°和52.6°,酸性盐溶液的接触角小于中性盐溶液的接触角,可能是因为氢离子增多使阴极反应右移,加速阳极溶解,破坏了铝合金表面的氧化膜。     

腐蚀环境下飞机结构涂层防护体系损伤评估研究

为预测飞机结构涂层防护体系的服役寿命,对喷锌+喷底漆+喷磁漆防护涂层体系在模拟实地海洋环境下的试验结果进行了解析。采用电化学阻抗谱技术,结合宏观形貌分析及等效电路分析方法,分别讨论了不同紫外线波长和不同盐雾时间对涂层腐蚀造成的影响,为腐蚀寿命预测提供可参考的依据。     

Ti-6Al-4V(ELI)合金在盐酸溶液中的电化学腐蚀行为及数值模拟

采用电化学腐蚀实验方法研究了Ti-6Al-4V(ELI)合金在w(HCl)=3.5％溶液中的电化学阻抗谱,估算了钝化膜厚度;测试了HCl溶液中的极化曲线,得到了相应的腐蚀速率.利用COMSOL Multi-Physics对钛合金/电解质界面建立电化学模型,进行了阻抗的数值模拟及钝化膜厚度的估算.同时,分析了HCl溶液中...     

基于Kohonen神经网络的飞机结构涂层失效分析

为了深入研究飞机结构涂层防护的失效过程,使用Kohonen神经网络结合电化学阻抗谱技术(EIS),对喷丸+喷底漆防护涂层的加速试验结果进行了分析。加速试验模拟了热冲击和盐雾环境,试件数据都是在试验过程中测得。将试件每周期的阻抗变化率作为神经网络的输入数据,用3组试件的试验数据对神经网络进行训练,用另一组试件数据进行测试。Kohonen神经网络将涂层失效过程分成了5个子过程,相比传统的3个过程分类可以得到更多的腐蚀信息。神经网络有效数据的分类结果与低频阻抗谱和腐蚀状态十分吻合,说明了Kohonen神经网络可以有效地预测涂层失效过程。     

局部拉弯应力对民机蒙皮2024-T3铝合金剥蚀行为的影响

 根据弯梁法自制简易加载装置,结合电化学阻抗谱(EIS)测试方法,研究了民机蒙皮2024-T3铝合金在局部拉弯应力作用下浸泡于剥落腐蚀(EXCO)溶液中的剥蚀行为。结果表明,合金在发生剥蚀时,EIS中将出现2个时间常数。2024-T3铝合金加载试样的EIS在12 h时出现2个时间常数,而未加载试样的EIS在12~24 h之间才出现2个时间常数,且通过对比剥蚀过程中2种试样EIS的拟合数据,说明局部拉弯应力对2024-T3铝合金剥蚀的发生及发展具有促进作用。     

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。     

Effect of temperature on corrosion behavior of 3003 aluminum alloy in ethylene glycol–water solution

The effect of temperature on the corrosion behavior of 3003 aluminum alloy in ethylene glycol–water solution was investigated by potentiodynamic polarization and electrochemical impedance spectroscopy(EIS) techniques. The surface characterization was observed and determined by scanning electron microscopy(SEM), atomic force microscopy(AFM) and energy dispersive spectrometer(EDS). The results demonstrate that the anodic aluminum dissolution and the cathodic oxygen reduction were accelerated by the increased temperature. However, as temperature was over60 °C, the solubility and concentration of oxygen decreased, resulting in the inhibition of cathodic reaction. The cathodic reaction rate of 3003 aluminum alloy rose to the maximum at 60 °C. The Warburg impedance in Nyquist diagram diminished and then was replaced by a negative capacitance caused by the absorption of intermediate corrosion product on electrode. On the other hand,after potentiodynamic measurements, 3003 aluminum alloy suffered pitting corrosion. The dissolution of aluminum alloy around secondary phase particles expanded both horizontally and vertically.     

Investigation on a Sol-gel Coating Containing Inhibitors on 2024-T3 Aluminum Alloy

For a long time, chromate incorporated conversion coatings have been drawn special attention in corrosion protection of air-craft-used aluminum alloys. However,ever-increasing environmental pressures requires that non-chromate conversion coatings be developed because of the detrimental carcinogenic effects of the chromate compounds. In recent years, the sol-gel coatings doped with inhibitors were developed to replace chromate conversion coatings, and showed real promise. A sol-gel coating was prepared and its anti-corrosion behavior was investigated using the potentiodynamic scanning (PDS) and the electrochemical impedance spectroscopy (EIS). It is found that the sol-gel coating obtained by the hydrolysis and condensation of 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane (GPTMS) and tetramethoxysilane (TMOS) is prone to form defects if cured at the room temperature, whereas if cured at a higher temperature (100 ℃), these flaws can be avoided. Furthermore, it can be seen that addition of anti-foam agents and surfactants will reduce the faults if cured at the room temperature. Effects of the corrosion inhibitors, CeCl3 and mercaptobenzothiazole (MBT), in the sol-gel coatings on 2024-T3 aluminum alloy were also investigated. Results show that the corrosion resistance of the sol-gel coatings containing CeCl3 proves to be better than that of the pure and MBT added sol-gel coatings by the electrochemical methods.     

Cu含量对2219铝合金锻件及其焊接接头组织与性能的影响

采用力学拉伸实验、焊接实验、电化学阻抗谱(EIS)、循环阳极极化曲线(Tafel)以及金相和扫描电镜(SEM)等分析测试方法,研究Cu含量对2219铝合金锻件组织与性能的影响。结果表明:降低Cu含量,有利于减少2219铝合金基体内的残余结晶相,并有效抑制在合金焊接过程中粗大Al_2Cu相的析出,使基材和焊件的伸长率显著提高,强度略有下降;Cu在铝基体中形成Al_2Cu相诱导合金发生局部腐蚀,使材料的耐腐蚀性能变差,降低Cu含量能够减小合金的腐蚀倾向,改善合金的耐腐蚀性能。     

镁合金表面微弧氧化陶瓷膜耐蚀性能评价

在含有硅酸钠、氟化钠、氢氧化钾及甘油的电解液中对镁合金进行微弧氧化处理得到陶瓷膜,利用动电位极化曲线、电化学交流阻抗、循环阳极极化曲线以及腐蚀失重等实验手段对镁合金基体及经过微弧氧化处理后的试样的耐蚀性进行评价.结果一致表明经微弧氧化处理后镁合金的耐蚀性显著提高.     

局部包铝层对铝合金疲劳板材盐雾环境中点腐蚀的影响

研究了在3.5%NaCl水溶液(质量分数,下同)中性盐雾环境中,带有局部包铝层的2024和7B04高强铝合金轴向疲劳板材光滑试样的腐蚀.发现疲劳试样表面的局部包铝层不仅保护其覆盖区域不被腐蚀,同时也间接减轻了其未覆盖区域的腐蚀程度.这主要是由于局部包铝层的存在减小了其未覆盖区域的腐蚀面积,而铝合金腐蚀面积的减小会造成腐蚀程度降低.腐蚀面积的变化对2024铝合金影响较小,造成腐蚀深度的减小;对7B04铝合金影响较大,可以使其不发生点腐蚀.     

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。