周晶

（中航西飛民用飛機(jī)有限責(zé)任公司，陜西 西安 710089）

一般來(lái)說(shuō)，金屬材料存在的地方就會(huì)有腐蝕現(xiàn)象的發(fā)生，航空金屬材料也不例外，盡管航空金屬材料的防腐性能已經(jīng)達(dá)到了最優(yōu)，但是在長(zhǎng)期使用的過(guò)程中仍然無(wú)法避免腐蝕問(wèn)題的存在。要想切實(shí)的保證航空飛行的安全，降低有腐蝕問(wèn)題所帶來(lái)的航空安全事故發(fā)生幾率，最大限度的減少財(cái)產(chǎn)損失和人員傷亡，關(guān)鍵的就在于對(duì)各種類(lèi)型的腐蝕問(wèn)題進(jìn)行分析，通過(guò)必要的實(shí)驗(yàn)和性能檢驗(yàn)，對(duì)于航空金屬材料的構(gòu)成、航空飛行器的結(jié)構(gòu)、腐蝕原理以及抗腐蝕防治流程加以明確，就能夠比較有效的對(duì)飛行器的基礎(chǔ)材料以及關(guān)鍵部位進(jìn)行定期的維修和養(yǎng)護(hù)，解決其中存在的安全隱患，提升航空金屬材料的性能和飛行器的質(zhì)量。

1 航空金屬材料的腐蝕問(wèn)題分析

1．1 自然性腐蝕

自然性腐蝕也可以稱(chēng)為電化學(xué)腐蝕，航空飛行器作為一種適用于遠(yuǎn)程運(yùn)輸?shù)目罩酗w行交通工具，在工作的過(guò)程中更加容易受到大氣中環(huán)境變化的影響。飛行器在航空飛行時(shí)經(jīng)常需要跨越溫度和濕度不同的地區(qū)，而我國(guó)由于地域遼闊，存在著多種的氣候類(lèi)型，這就使得組成飛行器的航空技術(shù)材料經(jīng)常要在高溫或者是潮濕的環(huán)境當(dāng)中工作。再加上海拔高度以及晝夜溫差所帶來(lái)的溫度變化，我都在航空技術(shù)材料上經(jīng)常有水汽凝結(jié)，而空氣中的二氧化碳，二氧化硫等的氣體也會(huì)附著在航空技術(shù)材料的表層。這些氣體和水汽與航空金屬材料發(fā)生電解質(zhì)反應(yīng)，就會(huì)使航空金屬材料產(chǎn)生吸氧腐蝕問(wèn)題。一旦出現(xiàn)腐蝕部位，就有可能會(huì)順著金屬材料的縫隙發(fā)生電化學(xué)腐蝕蔓延情況，如果不對(duì)這一類(lèi)腐蝕問(wèn)題加以防治，將會(huì)嚴(yán)重影響航空飛行器的安全性能。

1．2 承重應(yīng)力腐蝕

航空金屬材料除了會(huì)在一定的環(huán)境當(dāng)中發(fā)生自然性的腐蝕之外，還會(huì)由于受到航空飛行器自身重力的影響出現(xiàn)承重應(yīng)力腐蝕現(xiàn)象。承重應(yīng)力腐蝕主要就是指在一定力的作用下，使得航空材料所受到的靜應(yīng)力低于材料本身的屈服強(qiáng)度，這就很容易使航空金屬材料發(fā)生斷裂甚至變形。一般來(lái)說(shuō)在飛行器的結(jié)構(gòu)當(dāng)中，起落架是最為主要的受力部位，這一部位所采用的航空技術(shù)材料大多是長(zhǎng)度比較高的合金鋼材料，飛行器在進(jìn)行起飛和降落的過(guò)程中，由于壓力負(fù)荷的變化，很容易在腐蝕介質(zhì)的作用下出現(xiàn)應(yīng)力腐蝕現(xiàn)象。除此之外在飛行器內(nèi)部的廚房以及廁所管道等區(qū)域的下方位置，由于經(jīng)常要對(duì)這些區(qū)域進(jìn)行清洗，使得濕氣在此處聚集，再加上受力拉伸，很容易會(huì)在金屬表面形成不同大小的蒙皮鼓包，從而加重腐蝕問(wèn)題。

1．3 發(fā)動(dòng)機(jī)高溫腐蝕

發(fā)動(dòng)機(jī)作為航空飛行器的重要組成部分，合成發(fā)動(dòng)機(jī)的航空技術(shù)材料同樣也會(huì)出現(xiàn)腐蝕問(wèn)題，一般來(lái)說(shuō)發(fā)動(dòng)機(jī)的主要腐蝕主要為高溫氧化腐蝕。高空飛行航空器發(fā)動(dòng)機(jī)必須要具備以下幾個(gè)特征：發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)效率高、推力大、油耗低且使用壽命長(zhǎng)。要想使航空飛行器的發(fā)動(dòng)機(jī)滿(mǎn)足這幾個(gè)要求，最關(guān)鍵的就是要把控好發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部的渦輪進(jìn)口燃?xì)鉁囟龋@樣才能夠保持發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)外部的壓力平衡，（具體結(jié)構(gòu)如圖1所示）在降低油耗的同時(shí)又能夠延長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命。但是發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪葉在快速運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中，由于同空氣會(huì)發(fā)生劇烈的摩擦，在高溫作用下很容易出現(xiàn)腐蝕問(wèn)題，如果腐蝕現(xiàn)象嚴(yán)重則會(huì)影響發(fā)動(dòng)機(jī)的正常工作，這對(duì)于航空飛行器的安全帶來(lái)了極大的隱患。

1．4 其他情況的腐蝕

除了以上3種常見(jiàn)的、原因明確的腐蝕問(wèn)題之外，航空金屬材料還會(huì)由于一些不可控的因素出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象。就比如在航空飛行器運(yùn)轉(zhuǎn)工作的過(guò)程中，排除掉本身的結(jié)構(gòu)、環(huán)境、溫度等的因素，由人為操作不當(dāng)造成的機(jī)上腐蝕性物質(zhì)泄漏或者在進(jìn)行機(jī)身清潔、保養(yǎng)維修上不夠到位，從而導(dǎo)致一些腐蝕問(wèn)題沒(méi)有被解決，致使安全隱患長(zhǎng)期存在。

圖1 高空飛行航空器發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)圖

2 航空金屬材料腐蝕問(wèn)題的防治對(duì)策

2．1 對(duì)航空材料的自然適應(yīng)性的研究

要更好地解決航空金屬材料存在的自然性腐蝕問(wèn)題，對(duì)其加以科學(xué)的防治，最關(guān)鍵的就是要針對(duì)航空金屬材料本身的性質(zhì)進(jìn)行自然適應(yīng)性的研究。首先是可以采取戶(hù)外暴露實(shí)驗(yàn)的方法，對(duì)不同種類(lèi)的航空金屬材料進(jìn)行戶(hù)外暴露，研究基礎(chǔ)材料與空氣、水分、溫度等長(zhǎng)期接觸后所發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，從而有效的評(píng)估不同種類(lèi)材料在不同環(huán)境中的自然腐蝕程度，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)采取有效的防治措施。其次是為了彌補(bǔ)戶(hù)外暴露實(shí)驗(yàn)周期性較長(zhǎng)的不足，還可以借助實(shí)驗(yàn)室研究的方法，對(duì)合成的航空技術(shù)材料的成分以及穩(wěn)定性進(jìn)行加速試驗(yàn)，還可以采取實(shí)驗(yàn)室模擬的方法，盡快的制定和完善相關(guān)資料，從而采取定期更換、添加防護(hù)涂層等方法來(lái)進(jìn)行抗腐蝕防護(hù)。

2．2 對(duì)航空材料的力學(xué)分析與檢測(cè)

要想盡可能的減少承重應(yīng)力對(duì)航空技術(shù)材料造成的腐蝕問(wèn)題，還需要對(duì)航空技術(shù)材料進(jìn)行必要的力學(xué)分析和檢測(cè)。首先就是要針對(duì)航空金屬材料特殊性來(lái)制定和完善相應(yīng)的力學(xué)性能指標(biāo)，對(duì)不同種類(lèi)的航空技術(shù)材料表現(xiàn)在強(qiáng)度、塑性以及彈性等方面的力學(xué)特性進(jìn)行明確和劃分。其次就是要通過(guò)拉伸實(shí)驗(yàn)的方法來(lái)測(cè)定基礎(chǔ)材料的力學(xué)性能，通過(guò)比例計(jì)算、定標(biāo)距試樣、物理屈服性能測(cè)試等的步驟來(lái)明確容易發(fā)生應(yīng)力腐蝕的關(guān)鍵位置和敏感區(qū)域，從而針對(duì)這些特定的區(qū)域進(jìn)行抗腐蝕防治。

2．3 采用新材料和涂層保護(hù)技術(shù)對(duì)抗高溫腐蝕

要解決好航空金屬材料容易發(fā)生的高溫腐蝕問(wèn)題，就要從以下2個(gè)方面來(lái)進(jìn)行防治。首先就是加快對(duì)新型耐高溫航空金屬材料的研發(fā)與測(cè)試，目前在航空航天領(lǐng)域之中比較頻繁使用到的耐高溫材料大多是鎳基超合金，這一類(lèi)材料能夠?qū)沟母邷貥O限為1100℃左右。為了突破這一極限，經(jīng)過(guò)科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，鈮基硅化物合金能夠?qū)沟淖罡邷囟仍?600℃左右，并且還能夠保證高溫運(yùn)轉(zhuǎn)與低溫?fù)p傷之間的平衡，因此要想更為有效的防治航空飛行器發(fā)動(dòng)機(jī)的高溫腐蝕，就可以逐漸的采用鈮基硅化物合金來(lái)進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片的制作。其次除了在原材料上有所突破之外，還可以采用成本較低的涂層保護(hù)方法來(lái)對(duì)抗高溫腐蝕，比如采用等離子噴涂、硅化物噴涂等的方法來(lái)保護(hù)發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪葉片，同時(shí)隨著科研技術(shù)的進(jìn)步，也已經(jīng)發(fā)明和生產(chǎn)了發(fā)動(dòng)機(jī)專(zhuān)用涂層漿料。

2．4 健全針對(duì)航空材料的腐蝕防治體系

為了減少對(duì)航空金屬材料的人為破壞，還必須要建立健全航空金屬材料腐蝕防治體系。首先就是要針對(duì)機(jī)身不同部位的金屬材料的抗腐蝕性能作出詳細(xì)的注解和分析，編制具體的防腐手冊(cè)，明確不同的抗腐蝕維修與保養(yǎng)方法，使金屬材料在使用周期內(nèi)能夠保持穩(wěn)定的性能。其次是要建立腐蝕防治制度，搭建必要的數(shù)據(jù)資料平臺(tái)，組成專(zhuān)門(mén)的技術(shù)團(tuán)隊(duì)，定期進(jìn)行腐蝕檢查，對(duì)于檢查結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)錄入，提升航空金屬材料腐蝕問(wèn)題防治的專(zhuān)業(yè)性和有效性。

3 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)航空金屬材料的腐蝕問(wèn)題與防治工作研究已經(jīng)進(jìn)入到比較成熟的階段，相信通過(guò)對(duì)新技術(shù)、新材料的研發(fā)以及腐蝕防治體系的健全，能夠進(jìn)一步提升航空金屬材料的穩(wěn)定性，從而有力的助推我國(guó)航空航天事業(yè)的發(fā)展。