淺談飛機(jī)結(jié)構(gòu)的腐蝕防護(hù)與腐蝕疲勞研究的發(fā)展趨勢

楊志鋒

摘 要：腐蝕是大部分金屬構(gòu)件面對的首要威脅，在飛機(jī)等大型機(jī)械中，金屬結(jié)構(gòu)應(yīng)用普遍，針對腐蝕的防護(hù)作業(yè)也因此成為相關(guān)工作的重點(diǎn)內(nèi)容。基于此，本文以現(xiàn)有研究資料和文獻(xiàn)為基礎(chǔ)，分別對飛機(jī)結(jié)構(gòu)的腐蝕防護(hù)、飛機(jī)結(jié)構(gòu)的腐蝕疲勞展開論述，介紹國內(nèi)外常見技術(shù)，并在技術(shù)基礎(chǔ)上分析研究的發(fā)展趨勢，為后續(xù)具體工作的開展提供參考。

關(guān)鍵詞：飛機(jī)結(jié)構(gòu)；腐蝕防護(hù)；腐蝕疲勞；微觀斷裂

前言：飛機(jī)結(jié)構(gòu)面臨的腐蝕破壞形式較多，在不同的條件下，金屬腐蝕的原因是各不相同的，而且影響因素也非常復(fù)雜，腐蝕防護(hù)工作需要結(jié)合實(shí)際需要開展。腐蝕疲勞多指斷裂性破壞，當(dāng)金屬受到酸堿的腐蝕，一些部位的應(yīng)力就比其他部位高得多，加速裂縫的形成，這一破壞效應(yīng)被稱為“腐蝕疲勞”，腐蝕防護(hù)和腐蝕疲勞研究為各國廣泛重視。

1.飛機(jī)結(jié)構(gòu)的腐蝕防護(hù)

1.1西方國家飛機(jī)結(jié)構(gòu)的腐蝕防護(hù)

西方國家的飛機(jī)制造工業(yè)較我國起步早，其總體技術(shù)也比較發(fā)達(dá)，20世紀(jì)70年代，美國空軍系統(tǒng)進(jìn)行了緩蝕劑的實(shí)驗(yàn)和應(yīng)用研究，美國空軍航空材料實(shí)驗(yàn)室用電化學(xué)方法以及全浸腐蝕試驗(yàn)方法對飛機(jī)材料進(jìn)行了分析，并考查了一些預(yù)防腐蝕或減緩腐蝕的化合物，主要成分包括硅酸鹽、亞硝酸鹽、磷酸鹽、硼酸鹽、硝酸鹽等，上述材料能夠降低裂縫破壞，提升合金金屬的抗腐蝕能力。在此基礎(chǔ)上，西方部分國家出具了一些技術(shù)規(guī)范，全面提升飛機(jī)結(jié)構(gòu)性能，如美國的《飛機(jī)武器系統(tǒng)的清洗及腐蝕控制》的話，針對一些特殊器械也做出了說明。

1.2我國飛機(jī)結(jié)構(gòu)的腐蝕防護(hù)

我國對飛機(jī)結(jié)構(gòu)腐蝕防護(hù)的研究起步比較晚，但近年來也取得了一些進(jìn)展，北京航空材料研究院在飛機(jī)表面水清洗劑和緩蝕劑等方面開展了大量的研究工作。其研究的核心方向是CPCs在飛機(jī)金屬結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用。技術(shù)人員在歐美發(fā)達(dá)國家研究的基礎(chǔ)上，額外嘗試了電化學(xué)篩選、半浸腐蝕試驗(yàn)和全浸試驗(yàn)等方法，對一些復(fù)合材料進(jìn)行了研究，尤其重視常見金屬（鋁材、鋼材以及其合金材料）的分析，并對腐蝕的原理和速度變化等規(guī)律進(jìn)行了進(jìn)一步的細(xì)化研究。從結(jié)果上看，北京航空材料研究院的大部分研究工作獲取的進(jìn)展有限，但在腐蝕防護(hù)用品種類、減緩腐蝕和預(yù)防腐蝕機(jī)理上有一定的成果。

1.3腐蝕防護(hù)研究發(fā)展趨勢

無論我國還是西方國家，在腐蝕防護(hù)研究上都強(qiáng)調(diào)技術(shù)的通用性以及知識產(chǎn)權(quán)的保護(hù)，這導(dǎo)致各國之間的研究成果似乎難以實(shí)現(xiàn)共享，而且應(yīng)用范圍也不夠廣泛。如我國目前強(qiáng)調(diào)環(huán)境對飛機(jī)結(jié)構(gòu)壽命影響規(guī)律、腐蝕環(huán)境下壽命預(yù)測方法、結(jié)構(gòu)的腐蝕控制，西方國家則強(qiáng)調(diào)通過大量的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行論證。從技術(shù)的角度看，西方國家在研究工作中更占先機(jī)。其微觀研究已經(jīng)細(xì)化到材料比例的分類層面。我國的理論研究工作進(jìn)展呈現(xiàn)“金字塔”規(guī)律，較為重視對現(xiàn)有理論的證明，之后對腐蝕破壞、防護(hù)以及腐蝕疲勞的綜合性研究，具備較為明確的框架和方向，未來的研究深度和廣度則需要進(jìn)一步提升[1]。

2.飛機(jī)結(jié)構(gòu)的腐蝕疲勞

2.1西方國家對腐蝕疲勞的研究

西方國家對腐蝕疲勞的研究同樣早于我國，目前以美國和歐盟為首，其研究工作非常重視實(shí)驗(yàn)分析，但各國較為重視知識產(chǎn)權(quán)的保護(hù)，一般不會公開一些技術(shù)研究的核心理論。如北大西洋公約組織、瑞典宇航院、澳大利亞國防科技部和加拿大國防部等相關(guān)研究機(jī)構(gòu)，均對鋁材以及鋁材合金材料進(jìn)行過分析，其結(jié)果帶有一定的相似性。而且各機(jī)構(gòu)的模擬均以大量實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，使核心結(jié)論帶有較高的可信度。其研究結(jié)果可以歸納為三個方面，即腐蝕疲勞往往與負(fù)載變化有關(guān)；腐蝕疲勞可以改變負(fù)載變化；腐蝕疲勞產(chǎn)生后會出現(xiàn)疲勞和腐蝕的交替惡化。

2.2我國腐蝕疲勞的影響因素

我國對腐蝕疲勞的研究與西方國家類似，也比較重視通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分析。在西方國家研究的基礎(chǔ)上，我國學(xué)者發(fā)現(xiàn)，腐蝕疲勞出現(xiàn)后，結(jié)構(gòu)的腐蝕損傷加速了疲勞裂紋的形成，二者存在顯著的正相關(guān)。同時我國學(xué)者對腐蝕疲勞的研究成果進(jìn)行了總結(jié)性分析，認(rèn)為腐蝕疲勞的出現(xiàn)不可避免，應(yīng)強(qiáng)調(diào)對預(yù)腐蝕疲勞的分析和研究，尤其是點(diǎn)蝕和剝蝕所引起的腐蝕成核疲勞。不過受限于技術(shù)條件和材料制造水平，我國目前針對腐蝕疲勞的研究依然停留于課題階段，未能實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的深入，此外，后續(xù)研究也需要來自信息技術(shù)的支持[2]。

2.3腐蝕疲勞研究發(fā)展趨勢

腐蝕疲勞的研究發(fā)展趨勢呈現(xiàn)出兩個基礎(chǔ)特點(diǎn)，即精細(xì)化、范圍化。所謂精細(xì)化，是指強(qiáng)調(diào)針對不同材料的特征進(jìn)行研究，范圍化則是指所有研究工作都應(yīng)帶有一定的廣泛性和適應(yīng)性，以免研究結(jié)果過于特異化或者形式化。西方國家的研究目前已經(jīng)進(jìn)入時間階段，如美國科學(xué)家將鋁合金材料隨艦（艦載機(jī)材料）使用、暴曬，了解其性能和破壞態(tài)勢，我國則重視分析環(huán)境與載荷綜合作用的損傷數(shù)據(jù)和剩余強(qiáng)度，未來的研究工作也主要在此方向上進(jìn)行。

綜上，飛機(jī)結(jié)構(gòu)的腐蝕防護(hù)直接決定飛機(jī)使用價值，目前我國和西方都進(jìn)行了大量研究。西方研究重視應(yīng)用緩蝕劑，且出具了一些帶有框架性的文件作為實(shí)際工作的標(biāo)準(zhǔn)，我國在飛機(jī)腐蝕防護(hù)的研究中則強(qiáng)調(diào)減緩腐蝕或者預(yù)防腐蝕機(jī)理的研究，發(fā)展趨勢上，各國都比較專項(xiàng)研究。腐蝕疲勞研究方面，西方重視實(shí)驗(yàn)分析，我國重視原理探索，該研究的未來發(fā)展則呈現(xiàn)出精細(xì)化、范圍化特點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉朝紅，曹冠忠，彭海燕等.鎂陽極與電子陽極對電熱水器水箱的腐蝕防護(hù)效果評估[J].家電科技，2018（02）：42-46.

[2]夏偉，范曉莉，何建平等.石墨烯/環(huán)氧樹脂復(fù)合涂層的γ射線輻照損傷及其腐蝕防護(hù)性能[J].無機(jī)材料學(xué)報，2018，33（01）：35-41.