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飞机涂层-铝合金体系腐蚀失效分析

已有 2222 次阅读 2020-12-11 15:49 |系统分类:科研笔记

与空军飞机相比,海军飞机大多在沿海或舰上等环境下服役,二者使用环境有很多不同。海军飞机常面临沿海工业污染重、海上气候恶劣多变、舰载飞机海水冲刷腐蚀等问题。在服役过程中,尤其在环境与载荷的共同作用下,许多结构部位会出现腐蚀损伤,有时甚至危及飞行安全。为了确保飞机结构的完整性,在飞机设计中需考虑其防护涂层体系。因此,开展飞机涂层-金属体系腐蚀失效分析研究对于广大航空技术人员和管理人员具有重要意义。


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图1  涂层-金属体系电化学腐蚀示意图


《飞机涂层-铝合金体系腐蚀失效分析》在现役飞机结构主体材料铝合金腐蚀基本原理的基础上,结合作者及所在科研团队多年来的研究成果,系统地介绍海军飞机使用环境下,飞机结构的腐蚀危害分区、常用模拟结构件的选取以及表面防护技术,并引入飞机涂层-铝合金体系模拟加速实验评估方法和飞机发动机腐蚀疲劳实验方法。将上述模拟加速实验评估方法用于现役涂层-铝合金体系的失效评估中,针对涂层-铝合金基体服役环境(西沙、三亚、青岛)系统介绍其腐蚀的类型、特征、机理、影响因素,重点介绍海军飞机结构典型的腐蚀形态和腐蚀机理,腐蚀环境-载荷谱的编制方法及其加速当量关系的确定。


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图2  实验件典型断口形貌图


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图3  青岛、万宁、西沙自然环境实验上架照片


本书的主要特点为将涂层-铝合金体系作为研究对象,结合现役飞机的海上使用环境,编制环境-载荷谱并建立室内加速实验方法,对飞机结构完整性、防腐性和防护涂层的有效性分析具有很好的指导作用。


本文摘编自《飞机涂层-铝合金体系腐蚀失效分析》一书文前部分,文中图片来自该书,可点击放大浏览。


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《飞机涂层-铝合金体系腐蚀失效分析》

温世峰 等 著北京:科学出版社,2020.10

ISBN 978-7-03-064079-6

责任编辑:杨 丹 亢列梅


内容简介


《飞机涂层-铝合金体系腐蚀失效分析》总结作者及所在科研团队多年来在飞机涂层-铝合金体系服役环境下的腐蚀失效机理与加速实验评估方法研究领域取得的部分成果。书中系统地介绍飞机在服役环境下腐蚀关键部位及材料的选取、涂层-铝合金体系模拟加速评估方法,根据腐蚀损伤相等的原则确定适用于涂层-铝合金体系的加速腐蚀当量环境谱的编制方法,同时将该方法应用于飞机典型腐蚀部位模拟结构件的防腐蚀性能考核工作中,结合电化学方法揭示其失效机理以验证加速实验评估方法的可靠性,为建立完整的飞机涂层-金属体系在服役环境下的腐蚀评价方法奠定基础。本书可供飞机设计及维护相关领域科研技术人员使用,也可作为高校相关专业研究生参考用书。




本书目录


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目录
前言
第1章 飞机腐蚀关键部位及材料的选取 1
1.1 飞机常用铝合金的腐蚀 1
1.1.1 飞机常用铝合金分类 1
1.1.2 飞机常用铝合金腐蚀的种类 3
1.2 飞机结构腐蚀危害分区 5
1.2.1 飞机结构腐蚀危害分区原则 6
1.2.2 典型海军飞机腐蚀危害分区 9
1.2.3 典型海军飞机结构腐蚀关键部位 11
1.3 飞机常用模拟结构件的选取 11
1.3.1 结构件的种类和通用要求 11
1.3.2 结构件金属材料选用原则 12
1.3.3 连接件抗腐蚀设计要求 14
1.4 结构件表面防护技术要求 16
1.4.1 表面防护体系选择原则 16
1.4.2 表面防腐蚀密封设计原则 17
参考文献 21
第2章 飞机用铝合金的腐蚀疲劳实验研究 23
2.1 腐蚀疲劳实验 24
2.1.1 腐蚀实验 24
2.1.2 疲劳实验 25
2.2 铝合金腐蚀疲劳实验 26
2.2.1 2024铝合金的疲劳极限 26
2.2.2 测试铝合金的中值疲劳寿命 27
2.2.3 S-N曲线 29
参考文献 30
第3章 飞机常用防护涂层-铝合金体系测试与失效评估 32
3.1 涂层的基本性能介绍 33
3.1.1 力学性能 33
3.1.2 表观性能 37
3.1.3 环境适应性 38
3.1.4 电化学腐蚀测试技术 40
3.2 飞机常用涂层第一阶段性能测试与评估 43
3.2.1 力学性能测试 44
3.2.2 耐候性实验 45
3.3 飞机常用涂层第二阶段性能测试与评估 49
3.3.1 涂层基本性能测试 50
3.3.2 模拟服役工况性能测试 51
3.4 铝合金-有机硅环氧涂层的腐蚀电化学行为 55
3.4.1 实验材料及方法 56
3.4.2 实验结果与分析 57
参考文献 61
第4章 飞机用模拟结构件表面涂层体系防护性能考核 63
4.1 概述 63
4.2 结构件的选取 64
4.3 性能考核 66
4.3.1 实验内容 66
4.3.2 实验步骤 68
4.4 实验结果与分析 69
4.4.1 实验件断口分析 69
4.4.2 静力实验结果分析 69
4.4.3 疲劳实验结果分析 70
4.4.4 腐蚀疲劳实验结果分析 71
参考文献 72
第5章 飞机涂层-铝合金体系模拟加速评估方法 74
5.1 加速实验环境谱的编制 75
5.1.1 加速实验环境谱的编制原则 75
5.1.2 加速实验环境谱的基本构成 75
5.2 确定加速实验环境谱当量关系的方法 77
5.3 海洋环境加速实验环境谱 78
5.3.1 加速谱的构成 78
5.3.2 加速谱具体条件的确定 78
5.3.3 海洋环境加速实验环境谱 79
5.4 环境谱有效性评估 80
5.4.1 环境分析 80
5.4.2 环境适应性分析与评估要求 81
5.5 环境适应性评估方法 84
5.5.1 防护体系老化评估 84
5.5.2 防护体系表观性能评估 85
5.5.3 力学性能评估 86
5.5.4 电化学性能评估 87
参考文献 88
第6章 飞机常用模拟结构件环境-载荷考核 90
6.1 实验室加速环境-载荷实验考核 91
6.1.1 实验内容与方法 91
6.1.2 实验结果 94
6.2 自然环境-载荷实验考核 97
6.2.1 实验内容与方法 97
6.2.2 实验结果 102
参考文献 114
第7章 飞机涂层-铝合金体系室内外环境老化相关性 115
7.1 概述 115
7.2 环境谱当量化实验室加速实验 116
7.2.1 实验项目 116
7.2.2 实验结果 118
7.2.3 结果分析 126
7.3 环境谱当量化自然环境实验 146
7.3.1 实验流程及实验项目 146
7.3.2 实验结果 149
7.4 环境当量分析 160
7.4.1 实验数据的统计与检验 160
7.4.2 加速当量关系分析 165
参考文献 166
附录 167
附录1 金属在天然海水中的腐蚀电偶序 167
附录2 金属及合金在 3.5% NaCl溶液中的电偶序 168
附录3 模拟结构件破坏照片 169
附录4 各地区海洋环境数据 173
附录5 实验室紫外辐射时间的确定 175
附录6 盐雾时间确定 177
附录7 实验室加速环境-载荷实验考核后的实验件破坏照片 179


本期编辑丨王芳


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