41某米系列直升机旋翼桨叶大梁下表面晶间腐蚀分析-王跃然(4)

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1、第二十八届(2012)全国直升机年会论文某米系列直升机旋翼桨叶大梁下表面晶间腐蚀分析土跃然I范海蓉I徐雷2雷运洪】(1陆军航空兵学院,北京，101123,265529部队,辽阳,111000)摘要：本文介绍了铝合金晶间腐蚀的特征和概念，并针对一起某米系列直升机旋翼桨叶人梁卜•表而晶间腐蚀现象，分析了造成腐蚀的发生原因，腐蚀发展的过程利机理，影响晶间腐蚀的内部材料因素和外部环境因素，并捉出了具体的预防措施和腐蚀发生后的处理方法。关键词：桨叶大梁；晶间腐蚀1引言随着直升机服役时间的增加，有效地检查出

2、直升机结构上存在的各种腐蚀并进行左除，是成为保证飞行安全、延长部件使川寿命的关键。米系列直升机旋翼桨叶人梁多采用铝合金挤压型材，在大气环境F,铝合金处于钝化区，具表面形成一层致密的氧化膜，阻碍了活性铝基体与周围人气相接触，故具有良好的耐蚀性。但不当的维护方法和恶劣的坏境会破坏旋翼表而涂装保护层和氧化膜保护层，并诱发铝合金的晶间腐蚀。2晶间腐蚀的概念和特征晶间腐蚀是金属在适宜的腐蚀环境屮沿着或紧挨着材料的晶界发生和发展的局部腐蚀破坏形态。品间腐蚀从金属表而开始，沿着品界向内部发展，使品粒间的结合力

3、丧失，以致构件的强度儿乎完全消失，是一种危害性很大的局部腐蚀。典型的晶间腐蚀形貌如图1所示。途中深色区域为一个或若干个晶粒，浅色区域为晶界。a)x500b)xl500图1晶间腐蚀显微形貌晶间腐蚀的产生有两个必备条件：品界物质的物理化学状态与晶粒不同；特定的腐蚀环境因素。旋翼品间腐蚀不仅导致旋翼的承载能力降低，而「1.可诱发品间型应力腐蚀开裂，使旋翼在远低于安全应力水平的情况下破坏。造成品间腐蚀的原因主要有：①品界析出第二相，造成品界某一合金成分的贫乏化；②晶界析出易于腐蚀的阳极相；③杂质与溶质原

4、了在晶界区偏析；④晶界区原子排列杂乱，位错密度高；⑤新相析出或转变，造成晶界处较大的内应力。这些原因均可能构成特定体系的晶间腐蚀机理模型。3旋翼下表面晶间腐蚀分析•架米系列某型直升机旋翼下农面晶间腐蚀宏观形貌如图2所示。可以看出旋翼桨叶大梁下表血涂装脱落，呈龟裂状腐蚀形貌，符合品间腐蚀的特征。网状腐蚀沟内所包含的区域为若T个铝合金固溶体品粒，而腐蚀沟所在位置为品界。其发生的原因可以用图3和表1來解释。图2旋翼下表面晶间腐蚀形貌S相AI2CuMg纯铝图3铝介金金相微观组织成分示意图表1铝合金晶粒晶

5、界各成分电极电位电极电位N晶粒内部晶界LC固溶体纯A1S相:AbCuMgq相:MgZn2-0.81-1.00-1.04-1.07-0.75-0.76-0.81-1.06旋翼表面铝合金在制造阶段的熔炼、热处理等过程中容易在晶界析出第二相，或者启杂质在晶界位置偏析，导致品界区原子排列紊乱，位错密度高。从图3可知，铝合金晶界由三种物质组成，品界的基体是不含合金元素的纯铝，纯铝内弥散分布两种金属间化合物：S相（AbCuMg）和n相（MgZn2）,而品界内部为严格化学计最比、成分稳定的铝合金固溶体。即满足

6、了本文第二节所述晶间腐蚀必备条件的第一条。同时，该架机长期室外停放，下表曲易积聚雨水或其他液体，而铝合金为两性金属，遇酸碱均可发生腐蚀。污染的潮湿人气，酸雨和不当的表面清洁措施均可提供电化学腐蚀的电解质溶液条件，即满足品间腐蚀另一必备条件。由表1可知，不论采用标准氢电极还是饱和甘汞电极测量，晶界三种成分的电极电位均低于晶粒内部的铝合金固溶体的电极电位。腐蚀发生示，在晶粒■晶界组成的微观腐蚀原电池模型屮，电极电位较高的晶粒组织电化学性质相对稳定，即作为阴极被保护；而电极电位较低的晶界物质电化学性质

7、活泼，作为阳极被溶解，整体过程中发生的电化学腐蚀有：A匸A皆+3eA13++H2O=H++A1OH2+Ar+cr=Aici2+A10H2++Cr=Al(0H)Cl+A1CI2++2H2O=A1(OH)2C1+2H+Al(OH)Cr+H2O=Al(OH)2Cl+H+A1(OH)2C1+H2O=A1(OH)3+H++C1-从腐蚀反应式中可以看出，腐蚀最终产物为铝的两性氢氧化物，同时电解质溶液有酸化的趋势,将加速品间腐蚀的形成，腐蚀最终即形成图2所示品间腐蚀宏观形貌。4旋翼晶间腐蚀的影响因素和控制影响

8、旋翼大梁晶间腐蚀的因索主要有组织因索、成分因索(内因)和坏境因索(外因)。(1)组织因素晶界和晶间的物理化学状态及化学成分不同，是导致其电化学性质不均匀，引发晶间腐蚀的关键。若晶界原子排列混乱，缺陷多，含有易产牛晶界吸附的C、S、P、B、Si等元索，或析出成分复杂的笫二相，均可加速晶间腐蚀。(2)环境因素实验表明，酸性环境能增大铝合金晶间腐蚀电流，R电解质溶液PH值越小,腐蚀越剧烈，使阳极溶解速度加快，在含氧量高的电解质溶液中更为明显。因此在酸性环境中晶间腐蚀的倾向更为严重。此外，含复杂成分的雨