淺談航空金屬材料的腐蝕問題及防護措施

吳梓寒

摘要：本文闡述了航空金屬材料的化學腐蝕、高溫腐蝕、電化學腐蝕和應力腐蝕等腐蝕類型，分析了航空金屬材料發生腐蝕的原因，并從選擇耐腐材料、注重密封保護、采用新材料及新技術和構建防腐體系等方面，探討了航空金屬材料腐蝕的防護措施，希望可以為延長航空金屬材料使用壽命，保證航空安全提供借鑒。

關鍵詞：航空金屬材料? 腐蝕? 防護

隨著我國經濟的飛速發展，航空航天領域也煥發了蓬勃的生機，航空金屬材料作為飛行器的組成部分，在保障航空安全方面的重要性不言而喻。但是，在長期使用過程中，航空金屬材料不可避免會受到腐蝕問題的干擾，這對人民的生命財產安全帶來了極大隱患。因此，做好航空金屬材料腐蝕的防護工作就顯得尤為重要。

一、航空金屬材料腐蝕的類型

1.化學腐蝕。這種腐蝕主要是航空金屬材料在環境中與其他介質直接發生氧化還原反應，從而影響航空金屬材料質量，尤其是化學性質比較活潑的金屬材料，化學腐蝕的影響最為顯著。比如航空飛行器的燃氣導管材料，長期使用后就容易發生化學腐蝕，從而影響其正常使用。

2.高溫腐蝕。這種腐蝕主要發生在航空飛行器的發動機部分。發動機需要滿足油耗低、高運轉率、推力大和使用年限長等要求，所以控制好發動機渦輪進口的燃氣溫度就非常關鍵。但是在發動機渦輪葉片高速運轉時，會與空氣發生劇烈摩擦，產生的高溫就容易造成金屬材料的腐蝕，影響發動機的運轉，進而造成飛行器的安全隱患。

3.電化學腐蝕。這種腐蝕主要是飛行器在飛行過程中，因晝夜溫差或者高度變化，表層會凝結水汽，而水汽中的C02和S02等氣體，會與航空金屬材料構成原電池，從而發生化學反應，造成金屬材料的腐蝕。如果不對腐蝕部位及時進行處理，一旦蔓延就會影響飛行器安全性能。

4.應力腐蝕。這種腐蝕主要是飛行器受到重力影響而產生的腐蝕現象，其多發生在飛行器的起落架、廚房及廁所管道等部位。起落架的航空材料主要是合金材料，在飛行器起飛與降落時，會因壓力負荷變化而造成應力腐蝕。飛行器的廚房及管道廁所部位需要經常清洗，所以聚集的濕氣比較多，再經過受力拉伸，就會在飛行器的金屬材料表面形成許多鼓包，造成和加重金屬材料的腐蝕問題。

二、航空金屬材料發生腐蝕原因

從航空金屬材料出現的腐蝕類型上可以看出，其發生腐蝕的原因多與外部環境有關。無論是化學腐蝕和電化學腐蝕，還是高溫腐蝕及應力腐蝕，環境因素的影響都不容忽視。除了這些客觀因素外，航空金屬材料發生腐蝕的原因主要為以下幾點：

1.保存不當。化學腐蝕也好，電化學腐蝕也好，其本質都是航空金屬材料在環境中與其他介質直接或者間接發生氧化還原反應，從而造成航空金屬材料出現腐蝕。因此，航空金屬材料的保存尤為重要。但是有時候管理人員對金屬材料的保存不夠重視，在搬運過程中沒有做好防護措施，比如沒有佩戴手套等，這樣就造成航空金屬材料與手上的汗液直接接觸，從而發生氧化還原反應，進而腐蝕金屬材料。

2.儲存環境差。從腐蝕類型中可以看出，水汽是造成航空金屬材料腐蝕的一大“殺手”，所以航空金屬材料必須存放在干燥的環境中。如果存放的環境中空氣濕度比較高，也容易造成航空金屬材料的腐蝕，縮短航空金屬材料的保存時間及使用壽命。

3.外包裝出現破損。在航空金屬材料的存儲過程中，管理人員沒有結合不同金屬材料特性，做好金屬材料的外包裝工作，或者在金屬材料的搬運過程中，沒有做好防護工作，使得金屬材料的外包裝出現破損，這樣都會導致材料直接與水汽、空氣直接接觸，進而發生腐蝕。

三、航空金屬材料腐蝕的防護措施

結合航空金屬材料的腐蝕類型及發生腐蝕的原因，可以采取如下措施，做好航空金屬材料的防護工作。

1.選擇耐腐材料。耐腐材料是解決航空金屬材料腐蝕最根本的途徑。在航空金屬材料制造過程中，通過選擇耐腐材料來避免出現的腐蝕問題，比如可以選擇不銹鋼作為航空金屬材料，并在其表面添加防護涂層，使其表面光潔，不易附著水汽或者油污，從而提高航空金屬材料的防腐性能。同時，加強金屬材料在不同濕度和溫度條件下發生化學反應的研究工作，了解不同金屬材料在各種環境條件下的自然腐蝕情況，并將實驗的結果作為選擇航空金屬材料的主要依據，這樣既可以提高航空金屬材料的防腐性能，又可以對航空金屬材料采取針對性的防護措施，降低其發生腐蝕的幾率。

2.注重密封保護。從航空金屬材料腐蝕的類型來看，密封保護可以有效防止航空金屬材料出現腐蝕。首先，在進行航空金屬材料運輸及儲存時，需要保證其周圍空氣干燥，濕度較低，這樣可以有效避免金屬材料發生化學腐蝕及電化學腐蝕。其次，做好航空金屬材料儲存環境的通風工作，或者適當提高儲存空間的溫度，減少空氣中水汽密度，確保金屬材料表面干燥，不易附著水汽，從而降低金屬材料的腐蝕幾率。最后，結合不同金屬材料的性能，選擇針對性的密封防護措施。比如對某些特殊航空金屬材料，可以采取油封或者真空封存的方式，將其與空氣徹底隔絕開，從根本上杜絕航空金屬材料與水分和空氣接觸的可能性，從而實現防腐的目的。

3.采用新材料及新技術。針對航空金屬材料出現的高溫腐蝕，可以采取三方面的防護措施：首先，加快耐高溫材料的研發及測試工作。目前航空飛行器使用的耐高溫材料主要是鎳基超合金，其抗高溫極限約為1100℃左右。經過科研發現，鈮基硅化物的抗高溫極限約為1600℃，而且可以保持低溫損傷與高溫運轉之間的相互平衡。因此，在制造航空飛行器發動機的渦輪葉片時，可以采用鈮基硅化物作為原材料，從而有效減少航空金屬材料出現的高溫腐蝕問題。其次，為了避免航空金屬材料發生的高溫腐蝕問題，可以采用涂層保護的方法，如在航空飛行器發動機渦輪葉片上面噴涂等離子或者硅化物等，這樣既可以降低經濟成本，又可以解決航空金屬材料腐蝕問題。同時，隨著科學研究力度的加大，許多新技術也已經投入使用，如航空飛行器發動機已經投入使用了專用的涂層漿料，這樣會進一步延長航空飛行器發動機的使用壽命，將可能發生腐蝕問題的幾率降到最低。最后，針對航空金屬材料出現的應力腐蝕問題，科研單位需要對制造航空飛行器的各種金屬材料進行力學分析及檢測，完善其各項性能指標，明確劃分出不同金屬材料在抗壓性、彈性和塑性等力學特性，并采用拉伸試驗方式對航空金屬材料各項力學性能進行驗證，根據驗證結果確定航空飛行器容易出現應力腐蝕的部位及敏感區域，從而針對性地對這些部位及區域采取防腐措施，提高航空金屬材料防腐的有效性。

4.構建防腐體系。為了避免出現人為操作失誤造成的航空金屬材料腐蝕問題，管理單位需要建立健全各項管理制度，構建完善的防腐管理體系。具體措施如下：首先，做好管理人員的培訓工作，提高管理人員的責任心，端正工作態度，重視航空金屬材料的仿佛工作，熟悉不同航空金屬材料的性能及防腐要求，嚴格按照規章流程對各種航空金屬材料進行存儲和轉運，在工作中做到細致認真，避免航空金屬材料的包裝發生磕碰情況，以免因此出現金屬材料的腐蝕問題。其次，針對航空飛行器不同部位金屬材料，對其防腐性能及環境要求做出詳細的說明及注解，并以此為依據編制科學完善的防腐手冊，對航空飛行器不同部位金屬材料，以及不同環境下需要采取的防腐維修及養護措施進行明確規定，這樣既有利于保證航空金屬材料在其使用年限內的性能穩定性，又可以在發現腐蝕問題后及時進行處理，將腐蝕造成的危害降至最低。最后，管理單位需要構建完善的防腐規章制度，以及投入資金搭建航空金屬材料各項數據資料的平臺，投入人力組建專業性強的技術研發團隊，對航空飛行器進行定期的防腐檢查，并將檢查結果的各項數據錄入到資料平臺，作為以后防腐的參考，從而進一步提高航空金屬材料防腐的專業性。

四、結束語

總之，我國航空金屬材料的腐蝕問題已經比較嚴重，不僅使得航空飛行器的運營成本一直居高不下，而且給人民生命財產安全帶來了隱患，更在一定程度上也制約了我國航空航天領域的進一步發展。因此，做好航空金屬材料的防腐工作刻不容緩。只有了解航空金屬材料出現化學腐蝕、電化學腐蝕、高溫腐蝕和應力腐蝕等腐蝕類型，找到保存不當、儲存環境差和外包裝出現破損等發生腐蝕的原因，采取選擇耐腐材料、注重密封保護、選擇新技術和新材料及構建防腐體系等措施，才能切實解決航空金屬材料的腐蝕問題，降低其發生腐蝕的幾率，真正保障人民生命財產安全，推動航空航天事業的進一步發展。

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