江雪龍,楊曉華

(海軍航空工程學(xué)院青島校區(qū),山東青島266041)

加速腐蝕當(dāng)量加速關(guān)系研究方法綜述

江雪龍,楊曉華

(海軍航空工程學(xué)院青島校區(qū),山東青島266041)

摘.要:為了進(jìn)一步研究當(dāng)量加速關(guān)系,歸納了現(xiàn)有腐蝕損傷當(dāng)量化的研究方法,詳細(xì)介紹了基于電化學(xué)原理、物理參量和力學(xué)損傷的當(dāng)量折算法,討論了各種方法的優(yōu)劣和所適用范圍?；陔娀瘜W(xué)原理的當(dāng)量加速關(guān)系研究方法適合用于制定飛機(jī)金屬結(jié)構(gòu)加速試驗(yàn)環(huán)境譜,以物理參量為基準(zhǔn)的當(dāng)量折算法適用于建立疲勞關(guān)鍵部位、腐蝕關(guān)鍵部位的涂層及金屬基體等各種加速試驗(yàn)環(huán)境譜的當(dāng)量加速關(guān)系,力學(xué)損傷對(duì)比法適合用于結(jié)構(gòu)疲勞關(guān)鍵部位。最后得出針對(duì)不同材料、不同部位應(yīng)該采用不同的當(dāng)量加速關(guān)系的結(jié)論。

加速腐蝕;腐蝕損傷;當(dāng)量折算系數(shù)

為了在實(shí)驗(yàn)室再現(xiàn)自然腐蝕環(huán)境對(duì)結(jié)構(gòu)材料的損傷作用,有必要尋找一種當(dāng)量關(guān)系,通過當(dāng)量關(guān)系將自然條件下氣候環(huán)境和化學(xué)環(huán)境對(duì)金屬的腐蝕作用“當(dāng)量”成實(shí)驗(yàn)室的“嚴(yán)酷”試驗(yàn)環(huán)境的作用,以達(dá)到縮短試驗(yàn)時(shí)間的目的[1—5]。加速腐蝕環(huán)境譜有很多,如何針對(duì)不同的加速試驗(yàn)方法、不同的研究對(duì)象,來確定相應(yīng)的當(dāng)量加速關(guān)系,使得加速試驗(yàn)真實(shí)、準(zhǔn)確地反應(yīng)外場(chǎng)實(shí)際環(huán)境對(duì)機(jī)體結(jié)構(gòu)的損傷具有重要的工程意義[6—9]。

確定腐蝕損傷當(dāng)量加速關(guān)系的一般方法是,建立結(jié)構(gòu)關(guān)鍵部位地面停放環(huán)境譜,選擇描述腐蝕損傷發(fā)展的速度和一定時(shí)間內(nèi)腐蝕程度的適當(dāng)參數(shù),以腐蝕參數(shù)相等作為準(zhǔn)則,建立實(shí)驗(yàn)室加速腐蝕環(huán)境譜與外場(chǎng)地面停放環(huán)境譜的時(shí)間折算關(guān)系。若使用年限為T,實(shí)驗(yàn)室加速試驗(yàn)環(huán)境譜作用時(shí)間為t,則當(dāng)量折算關(guān)系β定義為:

現(xiàn)有當(dāng)量關(guān)系的建立通常采用下述3種方法:基于電化學(xué)原理的當(dāng)量折算法;以物理參量為基準(zhǔn)的當(dāng)量折算法;基于腐蝕損傷相同則力學(xué)性能相同的力學(xué)損傷對(duì)比法。文中對(duì)現(xiàn)有的腐蝕損傷當(dāng)量化研究方法納長(zhǎng)集粹,詳細(xì)介紹了基于電化學(xué)原理、物理參量和力學(xué)損傷的當(dāng)量折算法。

1 電化學(xué)原理

當(dāng)金屬和環(huán)境中的電解質(zhì)接觸時(shí),發(fā)生的金屬腐蝕現(xiàn)象是由于金屬和電解質(zhì)構(gòu)成的腐蝕電池作用而引起的,這個(gè)過程稱為電化學(xué)腐蝕。其腐蝕過程由陽極氧化反應(yīng)和陰極還原反應(yīng)這兩個(gè)同時(shí)進(jìn)行且相對(duì)獨(dú)立的過程組成。電化學(xué)腐蝕過程中因發(fā)生電荷轉(zhuǎn)移而產(chǎn)生電流,而化學(xué)腐蝕過程中沒有電流產(chǎn)生。由于飛機(jī)上發(fā)生電化學(xué)腐蝕的情況遠(yuǎn)多于發(fā)生化學(xué)腐蝕的情況,因此基于電化學(xué)原理進(jìn)行當(dāng)量折算是合理的。目前,已有研究人員選用腐蝕電流為參量,建立了不同服役環(huán)境條件之間的當(dāng)量折算關(guān)系[10—21]。

1.1 腐蝕電流法

腐蝕電流法是基于金屬電化學(xué)腐蝕規(guī)律的方法,該方法是以腐蝕電流描述腐蝕損傷發(fā)展快慢,以腐蝕電量描述一定時(shí)間內(nèi)的腐蝕程度,并基于腐蝕損傷等效原則,即腐蝕電量相等來建立當(dāng)量加速關(guān)系。

由法拉第定律可知,材料在服役環(huán)境下t時(shí)間內(nèi)的腐蝕量為:

式中:F為法拉第常數(shù)。在實(shí)驗(yàn)室加速腐蝕環(huán)境下,材料的腐蝕電流為I＇C,在加速腐蝕試驗(yàn)時(shí)間t＇內(nèi),材料的腐蝕量Q＇可表示為:

按腐蝕等效原則,材料在服役環(huán)境下的腐蝕量Q等于實(shí)驗(yàn)室加速腐蝕環(huán)境作用下的腐蝕量Q＇,Q=Q＇,即:

腐蝕電流IC與I＇C均為時(shí)間的函數(shù),由于飛機(jī)結(jié)構(gòu)材料無論在服役環(huán)境作用的使用年限范圍內(nèi)還是在對(duì)應(yīng)的加速試驗(yàn)環(huán)境作用時(shí)間范圍內(nèi),IC,I＇C的變化都很小,所以可以認(rèn)為IC,I＇C為常數(shù),于是(4)式可寫成:

那么,當(dāng)量折算系數(shù)α可表示為:

1.2 環(huán)境嚴(yán)酷性指數(shù)

文獻(xiàn)[22]建立了環(huán)境嚴(yán)酷性指數(shù)(ESI)。該指數(shù)是依據(jù)美國(guó)材料與試驗(yàn)協(xié)會(huì)制定的 ASTM G10289《電化學(xué)測(cè)量值計(jì)算腐蝕率和相關(guān)量的標(biāo)準(zhǔn)方法》建立的描述腐蝕損傷的環(huán)境變量。其表達(dá)式為:

可以用在不同種環(huán)境要素中材料的腐蝕電流密度之和、穿透率或腐蝕失重率來表示環(huán)境嚴(yán)酷性指數(shù)。根據(jù)腐蝕損傷等效原則,多種環(huán)境要素作用時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的腐蝕損傷應(yīng)等于標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境要素作用時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的環(huán)境嚴(yán)酷性指數(shù),則得:

則βm稱之為環(huán)境當(dāng)量化系數(shù):

此意為在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境要素作用1 d的腐蝕損傷相當(dāng)于在第m種環(huán)境要素作用時(shí)間的腐蝕損傷。

2 物理參量

衡量結(jié)構(gòu)關(guān)鍵部位腐蝕損傷的物理量有蝕坑深度、失重、腐蝕形貌、腐蝕面積、結(jié)構(gòu)表面涂層的絕緣電阻等,這些物理參量十分直觀地反應(yīng)腐蝕損傷的程度。以加速試驗(yàn)環(huán)境譜和結(jié)構(gòu)地面停放環(huán)境作用下腐蝕損傷物理量相同為準(zhǔn)則建立當(dāng)量加速關(guān)系,能夠較為準(zhǔn)確地反應(yīng)加速腐蝕關(guān)系[23—26]。

2.1 蝕坑深度

對(duì)金屬基體來說,腐蝕蝕坑深度是較為容易觀察、測(cè)量到的物理量,其隨著腐蝕時(shí)間的不斷增加而變化。假設(shè)金屬基體的最大蝕坑深度是服從對(duì)數(shù)正態(tài)分布,可用如下表達(dá)式表示其隨時(shí)間的變化規(guī)律:

通常從腐蝕動(dòng)力學(xué)規(guī)律的角度來確定金屬基體當(dāng)量加速關(guān)系,通過實(shí)驗(yàn)室加速腐蝕環(huán)境下的d-t曲線和服役環(huán)境下的D-T曲線進(jìn)行對(duì)比分析得到當(dāng)量加速關(guān)系。由加速腐蝕th與大氣暴露T年對(duì)應(yīng)的腐蝕深度相等得:

由于α和α＇差別很小,則有加速折算系數(shù)可表示為:

文獻(xiàn)[27]研究了考慮涂層失效基體的加速折算關(guān)系。在對(duì)涂層已失效的金屬基體進(jìn)行研究時(shí),將涂層失效時(shí)間t0引入,則腐蝕深度與腐蝕時(shí)間的關(guān)系為:

假設(shè)當(dāng)材料在實(shí)驗(yàn)室加速環(huán)境下和在服役環(huán)境下作用所產(chǎn)生的腐蝕蝕坑深度相等時(shí),實(shí)驗(yàn)室加速腐蝕環(huán)境下涂層失效時(shí)間在加速作用時(shí)間中的比例與服役環(huán)境下相同。則當(dāng)有外場(chǎng)腐蝕信息(T,D),加速腐蝕深度d=D時(shí),涂層失效時(shí)間在總時(shí)間中的比例為:

從而地面停放涂層失效時(shí)間為:

則當(dāng)量加速關(guān)系為:

2.2 腐蝕失重

文獻(xiàn)[28]以腐蝕失重為參量來描述腐蝕過程中的規(guī)律,得出實(shí)驗(yàn)室加速試驗(yàn)和大氣暴露試驗(yàn)均符合公式:

式中:P為腐蝕失重;t表示暴露時(shí)間;系數(shù)A表示試驗(yàn)暴露1年時(shí)的腐蝕強(qiáng)度;系數(shù)B表示試驗(yàn)鋼在試驗(yàn)點(diǎn)蝕的鈍化作用。

采用由實(shí)驗(yàn)室加速試驗(yàn)和大氣暴露試驗(yàn)得到相同腐蝕失重所對(duì)應(yīng)的時(shí)間的比值為加倍率,求得實(shí)驗(yàn)室加速試驗(yàn)和大氣暴露試驗(yàn)得到相同腐蝕失重所對(duì)應(yīng)的時(shí)間關(guān)系,即:

2.3 腐蝕等級(jí)

文獻(xiàn)[34]以腐蝕等級(jí)為度量參量得到鋁合金在實(shí)驗(yàn)室和真實(shí)服役環(huán)境中腐蝕的當(dāng)量折算關(guān)系。腐蝕等級(jí)是依據(jù)HB 5192《鍍層和化學(xué)覆蓋層表觀腐蝕等級(jí)評(píng)定方法》建立的物理量,用來度量材料表面腐蝕損傷程度。采用材料表面孔蝕率來評(píng)定腐蝕等級(jí),材料表面孔蝕率的表達(dá)式為:

式中:η為材料表面孔蝕率;S0為評(píng)價(jià)區(qū)域的腐蝕斑點(diǎn)面積;S1為評(píng)價(jià)區(qū)域的總面積;C為腐蝕深度修正系數(shù)。不同腐蝕等級(jí)與材料表面孔蝕率的對(duì)應(yīng)關(guān)系見表1。

表1 航空金屬材料腐蝕等級(jí)與孔蝕率的對(duì)應(yīng)關(guān)系Table 1 The relationship between aircraft metal corrosion degree and pitting corrosion rate

將試驗(yàn)件在實(shí)驗(yàn)室加速環(huán)境下進(jìn)行加速腐蝕,然后測(cè)量腐蝕面積,通過計(jì)算得到各自材料表面孔蝕率,最后通過表1查出對(duì)應(yīng)的腐蝕等級(jí),用同樣的方法得到試驗(yàn)件在外場(chǎng)服役環(huán)境進(jìn)行自然腐蝕的相關(guān)數(shù)據(jù)。當(dāng)飛機(jī)結(jié)構(gòu)材料在服役環(huán)境和實(shí)驗(yàn)室加速腐蝕環(huán)境中達(dá)到相同腐蝕等級(jí)時(shí),將當(dāng)量折算系數(shù)定義為服役環(huán)境作用時(shí)間T與實(shí)驗(yàn)室加速環(huán)境作用時(shí)間t的比值k。其表達(dá)形式為:

2.4 絕緣電阻

文獻(xiàn)[40]對(duì)具有防腐蝕涂層的部位進(jìn)行了研究,涂層失效過程中不發(fā)生電荷轉(zhuǎn)移的電化學(xué)腐蝕而多發(fā)生物理損壞或化學(xué)降解。隨著涂層老化反應(yīng)的進(jìn)行,涂層物理性能會(huì)發(fā)生變化,因此可選取絕緣電阻R作為度量參量,進(jìn)行當(dāng)量加速關(guān)系的研究。在服役環(huán)境下涂層的絕緣電阻R隨時(shí)間t的變化規(guī)律為:

式中:R表示絕緣電阻;a,b表示待定參數(shù);m表示優(yōu)化參數(shù)。

假設(shè)在實(shí)驗(yàn)加速環(huán)境下涂層老化模式為:

由絕緣電阻相等則腐蝕損傷相等可以得到:

在式(27)中取t=0,對(duì)應(yīng),則有:

扣除初值T0,則有:

式(30)為涂層系統(tǒng)老化失效的當(dāng)量折算公式,通過該公式便可以建立服役環(huán)境涂層自然老化與實(shí)驗(yàn)室加速老化的當(dāng)量關(guān)系。

3 力學(xué)損傷對(duì)比法

腐蝕環(huán)境對(duì)結(jié)構(gòu)完整性影響的本質(zhì)是腐蝕對(duì)結(jié)構(gòu)造成力學(xué)性能的降低。力學(xué)損傷對(duì)比法是以結(jié)構(gòu)關(guān)鍵部位在服役環(huán)境下作用一定年限后和實(shí)驗(yàn)室加速試驗(yàn)環(huán)境下作用相當(dāng)時(shí)間后具有相同的力學(xué)性能(損傷變量、疲勞強(qiáng)度和疲勞壽命),作為確定當(dāng)量加速關(guān)系的準(zhǔn)則。

3.1 損傷變量

文獻(xiàn)[41]以損傷變量作為度量參量對(duì)材料進(jìn)行加速腐蝕研究,建立了以損傷等效為準(zhǔn)則的當(dāng)量腐蝕加速關(guān)系。損傷變量D反映材料因腐蝕造成的承載能力的下降即材料有效承載面積減小,其可表達(dá)為:

式中:A為材料遭腐蝕后的有效承載面積;A0為材料未腐蝕的有效承載面積。

損傷變量D反映材料力學(xué)性能的下降情況,可以使用損傷變量D作為度量參量,建立當(dāng)量加速關(guān)系,即將實(shí)驗(yàn)室加速腐蝕環(huán)境作用與服役環(huán)境腐蝕作用對(duì)材料造成的腐蝕損傷進(jìn)行等效,對(duì)比各自環(huán)境下的損傷發(fā)展速率。則加速系數(shù)(acc)可表示為:

式中:v表示和金屬的腐蝕速率具有一定對(duì)應(yīng)關(guān)系的損傷發(fā)展速率。

3.2 疲勞強(qiáng)度

文獻(xiàn)[42]選取細(xì)節(jié)疲勞額定值(DFR值)作為度量參量,進(jìn)行對(duì)結(jié)構(gòu)件腐蝕損傷當(dāng)量化的研究,提出了腐蝕損傷相同則疲勞強(qiáng)度相等的觀點(diǎn),建立了基于疲勞強(qiáng)度的腐蝕當(dāng)量折算關(guān)系確定方法。飛機(jī)結(jié)構(gòu)件的細(xì)節(jié)疲勞額定值與其在服役環(huán)境下作用時(shí)間T之間的關(guān)系為。

式中:nT,mT為待定常數(shù)。當(dāng)T=0時(shí),DFR=DFR0=mT(未受腐蝕作用的DFR值),則式(33)可寫為:

由試驗(yàn)確定待定常數(shù)nT,實(shí)驗(yàn)室加速腐蝕時(shí)間t與DFR值有如下關(guān)系:

對(duì)于具有相同DFR值的試件,其在服役環(huán)境時(shí)間T和實(shí)驗(yàn)室加速腐蝕時(shí)間t的當(dāng)量關(guān)系為:

在實(shí)際工程應(yīng)用中,服役環(huán)境時(shí)間T和實(shí)驗(yàn)室加速腐蝕時(shí)間t的關(guān)系可近似為:

則服役環(huán)境與實(shí)驗(yàn)室加速腐蝕之間的當(dāng)量折算系數(shù)為:

通過式(37)可以將服役環(huán)境下作用時(shí)間T當(dāng)量折算為達(dá)到相同損傷需要經(jīng)過實(shí)驗(yàn)室加速腐蝕試驗(yàn)的時(shí)間t,并可以在較短時(shí)間內(nèi)以實(shí)驗(yàn)室加速模擬腐蝕試驗(yàn)來預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)件在服役環(huán)境下作用一定年限后的疲勞性能。

3.3 疲勞壽命

文獻(xiàn)[43—45]以中值壽命N50為度量參量進(jìn)行加速腐蝕關(guān)系的研究,建立了基于中值壽命的當(dāng)量折算關(guān)系。該方法是取服役環(huán)境下n年的一組模擬試件,在其對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)部位應(yīng)力譜下進(jìn)行疲勞試驗(yàn),得到中值疲勞壽命(N50)*。再取若干組試件分別在實(shí)驗(yàn)室加速腐蝕環(huán)境作用下進(jìn)行不同時(shí)間ti的預(yù)腐蝕處理,然后進(jìn)行疲勞試驗(yàn),得到對(duì)應(yīng)的中值壽命N50,i。

將(ti,N50,i)數(shù)據(jù)擬合成如下冪函數(shù)式:

將(N50)*代入上式算出對(duì)應(yīng)的t*值,則加速系數(shù)為:

即實(shí)驗(yàn)室加速試驗(yàn)譜作用1 d(單位時(shí)間)相當(dāng)于服役環(huán)境下β年。

在對(duì)復(fù)合材料加速老化研究方面,也可以選擇疲勞壽命作為度量參數(shù)進(jìn)行腐蝕當(dāng)量化研究。文獻(xiàn)[46]表明,復(fù)合材料在老化后的疲勞壽命與紫外線輻射的時(shí)間及最大應(yīng)力σmax之間存在著函數(shù)關(guān)系,這個(gè)函數(shù)關(guān)系是復(fù)雜的。建立非線性方程如下:

式中:N為疲勞壽命;σmax為最大應(yīng)力;t為紫外線輻射的時(shí)間;b,c和d為擬合參數(shù)。

在不同應(yīng)力水平下,通過非線性擬合處理,得到復(fù)合材料加速老化后的疲勞壽命N與老化時(shí)間t的關(guān)系方程為:

式中:t為老化時(shí)間,h;c和d為在不同應(yīng)力水平下的擬合參數(shù)。

對(duì)于實(shí)驗(yàn)室加速老化環(huán)境老化后的疲勞壽命有:

對(duì)于服役環(huán)境老化后的疲勞壽命為:

兩種老化環(huán)境條件作用下,壽命達(dá)到相同時(shí)有:

式中:ta為實(shí)驗(yàn)室加速老化時(shí)間;tn為服役環(huán)境自然老化時(shí)間。

如果給定應(yīng)力水平,如σmax=62.0 MPa時(shí),由式(43)和式(47)可得:

式(46)即為復(fù)合材料損傷當(dāng)量折算公式。

文獻(xiàn)[47—49]研究了基于疲勞壽命預(yù)腐蝕影響系數(shù)曲線(C-T曲線)的當(dāng)量折算關(guān)系。C表示預(yù)腐蝕對(duì)材料疲勞壽命的影響,稱為預(yù)腐蝕影響系數(shù),其表達(dá)式為:

式中:N(T)表示預(yù)腐蝕作用時(shí)間T后結(jié)構(gòu)的疲勞壽命;N(0)表示未腐蝕結(jié)構(gòu)的疲勞壽命。

加速腐蝕因子的定義為:

式中:Tp,tp分別表示可靠度為p時(shí)對(duì)應(yīng)的服役環(huán)境下作用時(shí)間和實(shí)驗(yàn)室加速腐蝕環(huán)境下作用時(shí)間。服役環(huán)境腐蝕T時(shí)間和實(shí)驗(yàn)室加速腐蝕t時(shí)間對(duì)應(yīng)的預(yù)腐蝕影響系數(shù)用C(T),C(t)分別表示。

4 討論

飛機(jī)的腐蝕破壞主要類型有點(diǎn)蝕、晶間腐蝕、均勻腐蝕、電偶腐蝕、縫隙腐蝕、磨蝕、腐蝕疲勞和應(yīng)力腐蝕開裂等,其中大部分腐蝕破壞都是電化學(xué)腐蝕。因此,可以采用腐蝕電流法確定金屬結(jié)構(gòu)基體加速試驗(yàn)環(huán)境譜的當(dāng)量加速關(guān)系,但腐蝕電流法不適用于結(jié)構(gòu)的非金屬涂層。

目前已有鋁合金和結(jié)構(gòu)鋼在潮濕空氣與標(biāo)準(zhǔn)潮濕空氣、不同濃度的NaCl溶液和水介質(zhì)、不同濃度酸與水介質(zhì)的折算系數(shù),但現(xiàn)有的折算系數(shù)將鋁合金和鋼的種類繁多這一情況忽略,認(rèn)為所有種類的鋁合金和結(jié)構(gòu)鋼都用同一組折算系數(shù),這顯然不夠合理。同時(shí),腐蝕電流法使用了金屬電化學(xué)腐蝕過程中腐蝕電流這一特征量,使得其研究符合腐蝕機(jī)理的規(guī)律,但腐蝕過程中腐蝕電流是變化的而且測(cè)量帶有主觀因數(shù),簡(jiǎn)單的將腐蝕電流當(dāng)作常數(shù)并不科學(xué)。

蝕坑深度是直接反應(yīng)腐蝕程度的一種參量,它直觀地表現(xiàn)了腐蝕區(qū)域的腐蝕情況。由于蝕坑深度的數(shù)量級(jí)不是很大,在測(cè)量時(shí)帶入的誤差會(huì)明顯影響數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。在表示蝕坑深度的數(shù)據(jù)時(shí)還需要用到統(tǒng)計(jì)的方法,增加了研究的不確定性。

腐蝕失重法以室內(nèi)外試驗(yàn)達(dá)到相同的腐蝕失重所用時(shí)間的關(guān)系來得到加速折算關(guān)系。其誤差主要來自試驗(yàn)處理,實(shí)驗(yàn)員清洗銹蝕產(chǎn)物時(shí)的力道、除銹液使用時(shí)間不正確等試驗(yàn)操作環(huán)節(jié)[29—33]。

腐蝕等級(jí)法實(shí)質(zhì)上是以腐蝕面積為參量進(jìn)行折算關(guān)系的研究,在等級(jí)的劃分中,各級(jí)別之間并不等距,這就難免造成一定的誤差[35—39]。

以絕緣電阻來描述防護(hù)涂層在使用過程中的腐蝕損傷規(guī)律具有一定的可行性,但無法完整地描述涂層的腐蝕損傷程度。

對(duì)于已服役多年的飛機(jī),因其擁有豐富的腐蝕損傷數(shù)據(jù),以物理參量為基準(zhǔn)的當(dāng)量折算法是確定當(dāng)量加速關(guān)系的良好方法。在取得外場(chǎng)服役飛機(jī)上的數(shù)據(jù)時(shí),可能會(huì)遇到困難,如蝕坑深度的測(cè)量需要專門的儀器,使用過程中可能受到某些部位空間限制而難以測(cè)量,腐蝕失重?cái)?shù)據(jù)很難在外場(chǎng)服役飛機(jī)上得到。

損傷變量法以損傷等效為基準(zhǔn)建立當(dāng)量加速關(guān)系,本質(zhì)是基于靜強(qiáng)度原理,從而有利于研究腐蝕對(duì)材料力學(xué)性能影響。

腐蝕環(huán)境對(duì)結(jié)構(gòu)完整性的影響歸根到底是腐蝕造成的結(jié)構(gòu)力學(xué)性能降低。因此,力學(xué)損傷對(duì)比法可以從力學(xué)性能這個(gè)層面來描述腐蝕損傷當(dāng)量加速關(guān)系,而這正是研究加速腐蝕關(guān)系的目標(biāo)體現(xiàn)。

力學(xué)損傷對(duì)比法主要用于結(jié)構(gòu)疲勞關(guān)鍵部位,目前常用的方法是通過外場(chǎng)暴曬試驗(yàn)與實(shí)驗(yàn)室加速試驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比,但是這種方法不能反映飛機(jī)局部環(huán)境對(duì)結(jié)構(gòu)的損傷作用。同時(shí),由于壽命試驗(yàn)結(jié)果的分散性較大,與試驗(yàn)預(yù)期相悖的試驗(yàn)結(jié)果時(shí)有發(fā)生。

5 結(jié)語

基于電化學(xué)原理的當(dāng)量加速關(guān)系研究方法適合用于制定飛機(jī)金屬結(jié)構(gòu)加速試驗(yàn)環(huán)境譜,但需要對(duì)不同鋁合金和結(jié)構(gòu)鋼進(jìn)行不同環(huán)境下的腐蝕電流測(cè)試,以得到完整的折算系數(shù)。并且要充分考慮腐蝕電流數(shù)據(jù)分布特性,對(duì)加速腐蝕折算系數(shù)的估計(jì)量進(jìn)行可靠性分析。

以物理參量為基準(zhǔn)的當(dāng)量折算法適用于建立疲勞關(guān)鍵部位、腐蝕關(guān)鍵部位的涂層及金屬基體等各種加速試驗(yàn)環(huán)境譜的當(dāng)量加速關(guān)系。該方法的重點(diǎn)是對(duì)腐蝕程度評(píng)定方法的確定,提高腐蝕程度評(píng)定的合理性,減少因評(píng)定人員技術(shù)素質(zhì)差異所帶來的誤差。

力學(xué)損傷對(duì)比法適合用于結(jié)構(gòu)疲勞關(guān)鍵部位。在研究加速腐蝕損傷時(shí),因?yàn)榈玫降脑囼?yàn)數(shù)據(jù)具有隨機(jī)的和分散的特點(diǎn),所以對(duì)加速腐蝕系數(shù)估計(jì)量進(jìn)行可靠性分析是很有必要的。該過程對(duì)得到的加速腐蝕當(dāng)量折算關(guān)系的準(zhǔn)確性有很重要的意義。

在飛機(jī)日歷壽命的研究中,確定當(dāng)量加速關(guān)系是制定加速試驗(yàn)環(huán)境譜的關(guān)鍵,應(yīng)該針對(duì)不同材料、不同部位采用不同的當(dāng)量加速關(guān)系。在對(duì)飛機(jī)可靠性和安全性要求不斷提高的今天,應(yīng)依托材料、腐蝕、電化學(xué)、疲勞壽命等學(xué)科的發(fā)展,加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境當(dāng)量加速關(guān)系研究。

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Review on the Research Methods of Equivalent Accelerated Relationship in Accelerated Corrosion

JIANG Xue-long,YANG Xiao-hua
(Qingdao Campus of Naval Aeronautical Academy,Qingdao 266041,China)

In order to further study the equivalent accelerated relationship,this paper summarized the existing research on corrosion damage equivalent methods,described the equivalent conversion methods in detail based on the electrochemical principle,physical parameters and mechanical damage,and discussed the advantages and disadvantages of the various methods.The equivalent accelerated relationship research method based on electrochemical principle is suitable for developing the accelerated test environmental spectrum for the metal structure of aircraft,the equivalent accelerated relationship research method based on physical parameters is suitable for establishing equivalent accelerated relationship of accelerated test environmental spectra for the fatigue key sites,the coating of the corrosion key sites and the metal matrix,while the mechanical damage comparison method is suitable for the key sites of structural fatigue.Finally the conclusion was drawn that different equivalent accelerated relationship should be adopted for different materials and different sites.

accelerated corrosion;corrosion damage;equivalent conversion coefficient

10.7643/issn.1672-9242.2014.06.009

V215.2

:A

1672-9242(2014)06-0050-09

2014-06-29;

2014-07-16

Received:2014-06-29;Revised:2014-07-16

江雪龍(1990—),男,福建龍巖人,碩士研究生,主要研究方向?yàn)轱w機(jī)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、飛機(jī)壽命可靠性。

Biography:JIANG Xue-long(1990—),Male,from Longyan,Fujian,Master Student,Research focus:aircraft structure strength and the reliability life of aircraft.