飞机结构铝合金材料腐蚀行为和腐蚀速率研究.doc

飞机结构铝合金材料腐蚀行为和腐蚀速率研究.doc飞机结构铝合金材料腐蚀行为和腐蚀速
率研究
论文导读：飞机机体结构件的腐蚀越来越严重。飞机结构在制造过程中均已采取 了一定的表面防腐措施。把每架飞机在不同使用年限腐蚀大修时翼梁缘条的腐蚀 损伤数据作为一个总体样本考虑。
关键词：飞机结构，腐蚀，腐蚀损伤，最大腐蚀速率
1引言
随着我军现役飞机使用日历年限的增长，飞机机体结构件的腐蚀越来越严 重，特别是进入90年代后期以来，由于腐蚀或腐蚀疲劳造成机体结构件的破坏 更是频繁发生，已经对飞行安全构成严重威胁，并严重地影响飞机的正常使用寿 命。飞机在使用过程中，随着使用日历年限的增加，对其结构材料造成损伤的主 要破坏形式是环境作用下的腐蚀。飞机的腐蚀基本上是材料在使用环境条件下， 通过化学或电化学作用所发生的累积性化学损伤和破坏。飞机结构在制造过程中 均已采取了一定的表面防腐措施。但是，当飞机使用一定年限后，特别是在沿海、 多雨、潮湿、高温地区使用的机种，其结构件表面防腐涂层会逐渐变质，失去与 基体表面的结合力而脱落，于是，构件就发生腐蚀。构件的局部位置一旦发生腐
蚀，由于腐蚀产物的疏松性和体积效应，腐蚀介质更易被吸收，进入金属基体而 难以排除，从而加速构件腐蚀。对海军现役机种主体结构的金属材料而言，腐蚀 使得结构的强度和刚度受到严重的削弱。腐蚀的初期腐蚀部位不易探测到，而当 腐蚀萌生后，若不加以控制，它将比疲劳损伤发展得更快、更严重。腐蚀的速率 取决于许多因素，但主要取决于所采用的材料种类、飞机所处的环境和为延缓腐 蚀过程所采取的防腐蚀措施等因素。本文以飞机腐蚀修理中收集到的铝合金材料 腐蚀数据，采用统计拟合方法对铝合金型材的腐蚀行为和腐蚀发展速率进行研 究。
2铝合金结构材料的腐蚀行为分析
海军机场的大气环境为海洋盐雾环境，含有及等腐蚀性粒子的存在，这种 环境容易引起铝合金型材等承力结构件的腐蚀。当型材腐蚀严重时，腐蚀损伤部 位出现层状剥离及疏散状翘起（如图1 *并伴有灰白色鳞片状的腐蚀产物（经 采样化验，腐蚀产物主要是，并有少量的氯离子、硫酸根离子、碳酸根离子等物 质*从腐蚀形态上看有两个基本特征：一是腐蚀最终呈现层状剥离外貌；二是 翘起的层状裂纹大都互相平行，并沿着与型材表面平行的平面从外向内发展，在 主裂纹上产生各种次级小裂纹，这些特征都属于剥蚀形态。
图1某型飞机翼梁缘条的剥蚀外貌特征
LY12CZ铝合金在自然时效处理时，主要强化相相、相和少量在晶界析出， 晶界周围形成一个无沉淀带即贫铜区，如图2所示。晶界区成为一个多相体系， 在含等离子的腐蚀介质中将发生选择性阳极溶解，产生晶间腐蚀及剥蚀。其中晶 内基体和正电性的相（如）作为阴极，而负电性的相如晶界贫铜区作为阳极，组 成腐蚀微电池，并在大阴极小阳极情况下加速了阳极溶解，形成沿晶界的阳极溶 解通道而发生晶间腐蚀。即腐蚀电池的阳极区主要发生金属铝的溶解，不断有溶 解出来的离子而转入电解质液膜中：
1晶粒内部2晶界贫铜区3相4相5
图2 LY12CZ热处理后的晶界区结构示意图
释放出的电子迁移到微电池的阴极区（区），腐蚀电池的阴极区主要发生氧 或氢离子的还原反应，即吸氧或析氢反应：
在腐蚀微电池电场力的作用下腐蚀孔外的等阴性离子不断向蚀孔内迁移、 富集，使得溶液的腐蚀性增强；腐蚀孔内金属离子的浓度随腐蚀反应的进