金属涂层的日历寿命计算公式和试验方法.pdf

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1、航空学报ActaAeronauticaeIAstrOnauticaSinicaFeb．252016V01．37No．2390．396ISSN1000—6893CN11-1929／Vhttp：∥hkxbbuaaedu．cnhkxb《萤buaaedu．cn金属涂层的日历寿命计算公式和试验方法张福泽*空军装备研究院航空装备研究所，北京100076摘要：通过涂层腐蚀损伤试验研究，发现涂层有与金属腐蚀温度一时间(PH)曲线一致的rH曲线，而且还有相同的使用环境谱。由于金属日历寿命计算公式正是根据}H曲线和使用环境谱推导出来的，因此涂层的日

2、历寿命计算公式与金属日历寿命计算公式相同。通过试验研究，还发现金属涂层对试验温度敏感且有规律，由此获得涂层日历寿命的有效试验方法是提高试验温度。为验证上述结论，进行了铝涂层日历寿命的理论计算和试验实例对比研究。关键词：金属涂层；日历寿命；温度一时间曲线；腐蚀损伤；环境谱中图分类号：V215．5文献标识码：A文章编号：1000一6893(2016)02—0390—07文献[1]通过对法拉第定律和金属腐蚀影响因素研究，并经过严密的数学推导，给出了金属腐蚀损伤日历寿命计算公式。有了这个公式，设计师就可以在机械的设计阶段，像预测金属疲劳

3、寿命一样，预测出金属在腐蚀环境下的日历寿命。经多方试验验证，这个模型适用、有效。但一个机械的日历寿命不仅取决于金属本体的腐蚀日历寿命，还取决于金属防护涂层的有效日历寿命，防护涂层不失效，金属就不会腐蚀，机械日历寿命就可以增长。因此在研究机械设备日历寿命时，还要研究防护涂层的日历寿命。目前国内外在金属涂层日历寿命理论计算方面，尚没有找到直接计算的模型和确定方法，因此工程上无法给出日历寿命。本文通过金属涂层的使用环境和失效性能曲线分布规律研究，给出金属涂层日历寿命计算可用金属本体日历寿命计算公式的结论。为了讨论方便，现把文献[1]的

4、金属日历寿命式中：H：为腐蚀机件在某一介质环境中，在第i级温度下，腐蚀到损伤容限D。时的时间；^：为在使用温度谱中，第i级温度对应的时间；A为金属腐蚀到损伤容限D。时使用温度谱的总循环块数；最为使用温度一湿度谱的温度级数；m为湿度级数。1金属涂层与金属本体的比较1．1金属涂层与金属本体所处使用环境比较在金属日历寿命计算式(1)建立时，是以腐蚀环境中的温度和湿度作为重复施加的主要腐蚀变量因素的，其他腐蚀因素放到试验溶液中。这样就把腐蚀问题变成温度和湿度的“疲劳”了。为此文献[2]研究给出了一种符合金属日历寿命计算式(1)要求的温度

5、一湿度谱。由于金属涂层是附在金属表面上的，且处于同一个腐蚀环境之中，因此，温度一湿度谱既是金属日历寿命计算的外部条件，也是涂层日历寿命计算的外部条件。在腐蚀环境谱上，涂层与金属的日历寿命计算是一致的，收稿日期：2015—09．30；退修日期：2015—11—28；录用日期：2015—12．14；网络出版时间：2015—12．2214：59网络出版地址：wwwcnkinel／kcms／detail／111929．V201512221459006html*通讯作者Tel：010·66713310E·ma．1：zhangfuzemaI

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7、甩格武；张福泽金属涂层的8历寿命计算公武和试验方法tJ-．航空学撮．2016．37(2)：390一396，zHANGFz．calou

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11、lccoatjng￡如iAcfaAeronauticaetAstmnauticaS{n}ca．20{6．37(2)：390．396。张福泽：金属涂层的日历寿命计算公式和试验方法因此，金属日历寿命计算式(1)的外部条件要求，防护涂层都能满足。1．2金属涂层与金属本体两种性能曲线规律比较1

12、．2．1金属涂层失效的温度一时间(■H)曲线测试研究[3]1)金属涂层腐蚀试验的试件该试验选择了航空常用材料LYl2CZ和30CrMnSiA的防护涂层进行研究。试件的涂层和表面处理皆与飞机结构处理一致，如表1所示。2)金属涂层腐蚀试验的介质和浓度d试验介质以海南陵水的腐蚀介质成份为基准(d一1)，试验的腐蚀介质成份、浓度及pH值如表2所示。表1金属涂层TablelMetalliccoatingSpecimenCoating表2介质的成分和含量Table2Comp惦itionandcontentintestmeson3)金属涂层腐

13、蚀试验的温度和湿度①试验温度T为：8℃、30℃、50℃、70℃和一50℃；②试验湿度RH为100％。4)金属涂层腐蚀试验的失效判据①涂层破裂，使金属本体裸露；②涂层表面大面积起泡，起泡处在正常环境下不能恢复原状，使涂层作用失效。5)金属涂层腐蚀试验的T-H曲线L