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1、第26卷第3期2006年6月航空材料学报JOURNALOFAERONAUTICALMATERIALSVo.l26,No.3June2006我国航空材料的腐蚀与防护现状与展望蔡健平,陆峰,吴小梅(北京航空材料研究院,北京100095)摘要: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。关键词:航空材料;腐蚀表面防护;高温防护涂层中图分类号:TG172文献标识码:A文章编号:1005-5053(20
2、06)03-0270-05腐蚀现象广泛存在于自然界和工业环境中。由于航空产品使用范围更广,服役条件更为恶劣,在自然环境中和工作环境下,腐蚀问题会很突出。例如英、美空军每架飞机每年因腐蚀造成的直接修理费用在11000美元~52000美元之间,而且腐蚀对飞行安全也造成很大威胁。又如涡轮是航空喷气发动机的关键部件,它在非常严酷的环境下工作,易受到高温氧化和热腐蚀的损害。通过防护提高涡轮叶片高温性能,使其能在更高的温度下工作已经成为制约飞机性能的关键技术之一。因此开展航空产品的腐蚀与防护的研究具有明显的经济和社会效益。1航空材料的腐蚀与防护发展现状
3、我国针对航空产品的腐蚀与防护的研究和应用起始于上世纪五十年代,经过几十年的曲折发展,取得了很大进步。目前在航空产品的常温腐蚀与防护上,已经进入了向国际接轨的发展阶段。在飞机发动机高温腐蚀和防护上,已经研究成功多种发动机部件所使用的中、高温防护涂层,部分涂层进入批量生产阶段,有些研究工作达到或接近国际先进水平。1▪1自然环境试验自然环境试验是在极端环境或典型环境条件下对航空产品及其材料、工艺、构件进行环境适应性研究。户外暴露试验是自然环境试验的基本手段,是研究材料和环境作用的试验基础。我国已经对纯铝及几种常用的航空铝合金进行了二十多年的自户外
4、暴露试验。研究发现一般铝及收稿日期:2006-01-16;修订日期:2006-03-28作者简介:蔡健平(1969-),男,博士,高级工程师,(E-mail):jp.ca@ibiam.ac.cn铝合金在海洋、工业、湿热乡村和潮湿城市大气暴露约3年后,表面会布满腐蚀产物,并伴有棕、灰、白、黑等均匀分布的点状腐蚀产物。硬铝LY12在酸雨地区有晶间腐蚀的倾向,而在湿热或湿热海洋性大气中还会发生剥蚀。如图1为LY12铝合金万宁暴露十年后剥蚀的电子显微镜照片。图1LY12航空铝合金在万宁暴露十年后的腐蚀形貌Fig.1MorphologyofLY12
5、inwanningafter10yearexposure目前我国户外暴露的试样不仅有平板金属试样,还包括部分实际工程用的非金属材料和受力件和构件。在试验设备和研究能力方面,初步具备了齐全的环境试验和研究的条件。例如北京大气试验站实验室面积已经达到900m2,设有气象观测实验室、化学分析实验室、材料性能检测实验室、、微观分析实验室、电化学实验室、腐蚀实验室、腐蚀模拟加速实验室等。目前在户外试验数据分析处理、大气腐蚀监测器和大气环境腐蚀性分类等方面的研究取得了不小的进展。1▪2户内加速试验研究自然环境下户外暴露试验是评价材料大气腐蚀的基本方法,
6、但试验的周期很长,远远不能满足材272航空材料学报第26卷料研制、腐蚀控制、材料防护工程和科学研究的要求。为了更好地满足我国航空工业对快速评价材料环境适应性的要求,北京航空材料研究院发展了一种综合环境试验机[1],并发展了一种针对航空铝合金的综合加速试验谱。表1是该综合加速试验的加速试验谱。研究表明,同传统的加速试验相比,该综合加速试验能更好地模拟航空铝合金的大气腐蚀[2]。表1综合环境试验试验谱Table1TestingconditionsofcomprehensiveenvironmentaltestNoStepConditionDu
7、ration1RainingAmbienttemperature:35?1min2HumidAmbienttemperature:35?;R.H.Š90%19min3Transition5min4DryingAmbienttemperature:45?;R.H.Š75%20min5Transition5min6SaltfogAmbienttemperature:35?20min7Transition5min8DryingAmbienttemperature:45?;R.H.Š75%10min9Transition5min10Gobackst
8、ep11▪3腐蚀机理和测试技术研究高强度航空材料在力学-环境因素的交互作用下可能会发生应力腐蚀而导致灾难性的事故。因此开展应力腐蚀的测试和研究是腐蚀和防护的一项重要内容。目前已经
