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.     

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。     

环境对有/无防护涂层结构疲劳性能的影响

 以试验研究为基础,用两种型式的试验件试验来研究飞机结构防护涂层在典型气候和人工加速环境条件下的疲劳性能的影响,并采用结构细节疲劳额定值（DFR）方法给出在环境条件下有/无防护涂层试件的疲劳强度修正系数。由试验结果分析得到下述结论：经大气暴露的涂层试件比未经大气暴露试验的DFR值要下降11%～21%.双涂层试件比单涂层试件在相同暴露试验条件下DFR值要高。     

民用客机货舱结构涂层腐蚀失效行为研究

利用浸渍试验研究了B737－300货舱重要承力结构件的不同涂层在ω（NaCl）＝3．5％NaCl溶液中的腐蚀电化学行为，讨论并评价了各种涂层对基底金属7075－T6铝合金的防护性能。研究结果表明：环氧底漆和环氧底漆与聚氨酯面漆的组合防护效果最好。     

一种基于能量参数的非局部缺口疲劳寿命预测方法

为了考虑应力集中对构件疲劳寿命的影响,采用能量参数作为疲劳损伤评估参量,发展了一种基于能量的非局部缺口疲劳寿命预测方法,该方法通过相同寿命条件下缺口试样与光滑试样的疲劳损伤等效关系确定用于定义缺口试样非局部临界体积的能量参数门槛值,并建立了能量参数门槛值与疲劳寿命的关系,进而通过迭代程序便可进行缺口试样寿命预测。试验验证结果表明:缺口试样能量参数门槛值与疲劳寿命在双对数坐标系下呈线性关系;所发展的方法对缺口疲劳试验试样的寿命预测精度较高,预测寿命分散带在2倍以内。     

我国航空材料的腐蚀与防护现状与展望

评述了我国航空材料腐蚀与防护技术的现状,主要介绍了我国在自然环境试验、户内加速试验、腐蚀机理和测试、高温防护涂层以及表面处理和防护技术,展望了我国航空材料腐蚀与防护技术的发展趋势及应用前景.     

复合材料层压板抗冲击行为及表征方法的实验研究

对14种复合材料体系约800个试样进行了冲击阻抗和含损伤层压板压缩强度试验研究,研究发现对于同一种复合材料层压板的冲击能量．凹坑深度曲线和凹坑深度．压缩破坏应变曲线均存在拐点,在出现拐点后内部的分层损伤叠加面积基本上不再增加,压缩剩余强度基本上不再降低,表面冲击部位开始出现纤维断裂。研究表明采用传统CAI来表征损伤容限性能的方法可能得到与实际结构损伤容限特性相反的结论,因此,提出了利用拐点附近特性来表征复合材料层压板的抗冲击行为（包括损伤阻抗和损伤容限）的建议,即分别采用QSI方法得到的准各向同性层压板的最大接触力Fmux和压缩破坏强度（应变）的门槛值CAIT来表征复合材料层压板的损伤阻抗和损伤容限行为。     

热障涂层的热疲劳试验方法

提出了采用圆筒状试样、用电炉加热-水冷的方式,在符合 HB 6660-1992 规定的热疲劳试验机上测定热障涂层热疲劳抗力的试验方法.给出了试样图,规定了试验设备和试样的安装方法;制订了包括试验参数的确定、试验温度的测量与控制和热疲劳抗力的测量方法等全部试验程序;分析了不同试验条件下涂层的损伤规律,提出了涂层失效的判定...     

基于应力分布模型的随机疲劳加速试验设计

将两段式S-N曲线应用于Dirlik随机振动疲劳寿命预测模型,分段计算各自的疲劳损伤并进行叠加。基于该模型所模拟的应力幅值分布,推导了在两段式S-N曲线的情况下激励放大倍数同疲劳寿命之间的等效关系,并提出了基于该等效关系的加速试验寿命换算方法,为加速试验应力等级的确定提供了参考。针对随机振动中小应力幅占比较大的情况,该方法优化了这一部分的损伤计算方式,同时该方法还可以推广至超高周疲劳等需要使用多段式S-N曲线表达疲劳性能的情况中去,得到更加贴近实际的理论疲劳寿命与加速寿命间的等效关系。通过分析算例表明,在两段式S-N曲线下,应力与寿命也大体呈现出了两段式的对数线性关系,并使用文献中的试验数据进行了验证。     

AV30脱水防腐涂料应用于飞机内部结构重腐蚀区耐久性研究

针对飞机内部典型结构的局部腐蚀环境进行了加速腐蚀环境及加速腐蚀试验力法研究,提出了适用于飞机内部结构重腐蚀区涂层的加速试验环境谱。为了综合评定AV30脱水防腐涂料对飞机内部典型结构的防腐性能,选择了2种现役涂料与其进行对比试验。试验结果表明,与现役飞机涂料相比,AV30的抗环境腐蚀性良好,通过对几种涂层绝缘电阻值随加速试验周期变化关系的深入研究,得到了绝缘电阻值与加速腐蚀周期之间的定量关系,为加速当量关系的研究提供了依据。同时概括总结了轻质材料铁合金连接结构涂以的腐蚀失效特点。     

5A06铝镁合金海水腐蚀电化学特性

对5A06铝镁合金进行海水腐蚀实验,测试腐蚀不同时间后的电化学阻抗谱和极化曲线。结合微观形貌,定性分析阻抗谱和极化曲线的变化规律;进而建立等效电路模型,并采用ZsimpWin拟合给出各等效元件的值,定量分析其变化规律。另一方面,利用极化曲线外延法计算腐蚀不同时间后的自腐蚀电位和自腐蚀电流密度,从而得到瞬时腐蚀速率的变化规律。结果表明:没有经过腐蚀的5A06铝镁合金在海水中的阻抗谱呈现双容抗弧特征;腐蚀1天后,随时间的延长,单一容抗弧呈现出先增大后减小的趋势。在整个腐蚀过程中,自腐蚀电流密度和腐蚀速率先减小后增大;腐蚀1天相对未经腐蚀的样品腐蚀电位(Ecorr)有所升高,随后逐渐下降,最终又呈现上升的趋势。     

飞机结构疲劳加速谱编制及损伤概率分布

 将实测载荷谱对飞机结构造成的损伤量作为随机变量，进行统计分析，确定出满足高置信度的中值原始载荷谱，然后，根据损伤等效原理，编制飞机结构加速试验谱。此加速试验谱保持与原始实测谱主波型态和载荷序列不变，只对二级波进行等损伤折算，它只有原谱的1/5左右。     

热障涂层失效行为与寿命预测研究进展

热障涂层是航空发动机热端部件的重要功能材料,其强度与寿命分析技术是热障涂层应用基础研究的重点。涂层的提前失效将使金属基体暴露在高温燃气环境中,加速材料性能的退化,严重影响飞行安全。合理的强度评判标准以及寿命预测模型可以有效减小服役过程中热障涂层失效,提高发动机可靠性。介绍了热障涂层的损伤机理、寿命分析技术的发展现状,展望了航空发动机热障涂层寿命分析技术的发展趋势。     

用EIS法研究丙烯酸聚氨酯涂层的光老化性能

 用交流阻抗图谱法(EIS)研究了丙烯酸聚氨酯涂层的紫外光老化过程。老化前后涂层的孔隙率电阻、涂层电容、极化电阻以及双电子层电容均发生了明显变化。涂层孔隙率从1.986×10^-5上升到2.174×10^-4，半定量化地表征了涂层的老化规律。SEM分析验证了涂层孔隙率的变化，涂层失光率、色差变化规律跟孔隙率的变化规律有很好的相关性。研究结果证明,涂层的孔隙率可以作为一个重要参数用来检测及预测涂层的老化规律。最后，根据EDS的检测结果对丙烯酸聚氨酯涂层的老化机理进行了探讨。     

熔模精铸陶瓷型芯的强度测定

本文研究了熔模精铸陶瓷型芯的强度测定方法。结果表明,型芯试样尺寸(h/l)及其在焙烧炉内放置的位置对强度测定值有较大的影响。经过试验确定,选用l=40mm,h/l=1/10的试样为典型试样。试样置于炉内中部、距炉壁40～80mm处焙烧时,其强度偏差值在允许范围之内。试样总长度对偏差值没有大的影响。     

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。     

电弧离子镀Al扩散障结构及抗高温氧化性能研究

采用电弧离子镀技术(AIP)在HY3(NiCrAlYSi)涂层与镍基高温合金(K5合金)之间沉积一层Al薄膜经过马弗炉870℃加热1h形成Al2O3作为扩散障层,研究了Al2O3对HY3(NiCrAlYSi)涂层与基体的元素互扩散的阻碍作用和对涂层氧化动力曲线的影响。对于添加扩散障层前后的试样,进行循环抗氧化试验来评价其抗高温氧化性能,并用扫描电镜(SEM)分析氧化前后试样微观形貌和成分,用X-射线衍射仪分析涂层的相结构。试验结果表明:Al2O3有效阻止基体与涂层之间的元素互扩散,提高了HY3(NiCrAlYSi)涂层和K5合金的抗高温氧化性能。     

民机结构外露关键部位涂层加速腐蚀环境谱研究

 结合民机结构使用特点，参考国内外已有研究成果，提出了适用于民机结构外露腐蚀关键部位的涂层加速环境谱。该谱由温湿暴露、紫外照射、低温疲劳和盐雾4个环境块构成。给出了各环境块参数的确定方法及加速谱与外场实际使用环境的当量加速关系。通过民机机翼下翼面典型模拟试件加速腐蚀若干周期的试验，验证了该加速谱和当量加速关系的合理性。该谱的提出为腐蚀条件下民机结构日历寿命评定提供了重要的依据。     

氯化橡胶涂层人工加速条件下的老化机理

主要利用交流阻抗谱和红外衰减全反射光谱表征了氯化橡胶涂层在实验室热氧和湿热加速老化中微观结构的变化.结果表明:氯化橡胶涂层在130℃热氧老化后会脱除HCl气体,形成C=C.在85℃相对湿热为75％下湿热老化后会脱除HCl气体,形成C=C,吸湿后生成羟基.     

防护涂层对Ni3Al基合金IC6AE微观组织和抗腐蚀性能的影响

采用料浆法和粉末包埋渗法在Ni3Al基等轴晶合金IC6AE上分别制备了Al-Si和NiCr-CrAl涂层,并对Al-Si和NiCr-CrAl涂层及不加涂层的IC6AE合金三种试样进行900℃/20h,40h,60h,80h,100h的涂盐(5wt%NaCl 95wt%Na2SO4)抗腐蚀性能试验.试验结果表明,与Al-Si涂层试样和无涂层IC6AE合金试样相比,NiCr-CrAl涂层试样表现出最好的抗热腐蚀性能;与无涂层的IC6AE合金试样相比,Al-Si涂层试样的抗腐蚀性没有明显的改善.微观结构分析表明,无涂层的IC6AE合金在900℃时经过几个小时后就遭到了严重的腐蚀破坏.涂盐腐蚀100h后,表面生成了一层主要由Mo,Ni的氧化物组成的多孔无保护性的疏松层.对于Al-Si涂层的试样,900℃/100h腐蚀后试样表面生成了大量Mo,Ni的氧化物,此外还有少量Al2O3及NiAl3相,这些相对样品有一定的保护作用.涂覆NiCr-CrAl涂层的样品经900℃/100h腐蚀后,试样表面主要生成了连续致密的Al2O3及NiAl2O4层,并有少量的Mo,Ni的氧化物,因此对合金有着较好的保护作用,抗腐蚀性能得到了显著改善.