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文檔簡介
1、腐蝕:工程材料受環境介質的化學、電化學和物理作用產生的損壞或變質現象。金屬腐蝕的定義:金屬在周圍介質的作用下發生化學作用或電化學作用而引起的破壞。化學腐蝕:金屬和非電解質(如酒精、石油)或干燥的氣體相互作用產生的腐蝕,特點是化學作用過程中沒有腐蝕電流產生。電化學腐蝕:金屬在導電的液體(電解質溶液)中由于電化學作用而導致的腐蝕。特點是在腐蝕過程中有腐蝕電流產生。電極電位:金屬中總是含有一定數量的金屬陽離子和自由電子,當把一種較活潑的金屬,如鎳,浸入鎳鹽水溶液中時,由于鎳離子(2價)在溶液中的能級比在金屬晶體中的能級低,因此金屬鎳中的鎳離子將從金屬轉入溶液中,電子仍留在金屬上,該過程稱為金屬鎳的水
2、化溶解(氧化)過程。另一方面,與鎳離子不斷脫離金屬表面進入溶液的同時,溶液中的鎳離子也有可能再沉積到金屬表面上,該過程稱為沉積結晶(還原)過程。兩過程是同時進行的。隨著時間的推移,兩過程速度相等,這時,金屬表面附近溶液中維持著一定數量的鎳離子,帶正電,而金屬表面上則保留著相應數量的自由電子,帶負電,兩種相反電荷構成的整體就叫做雙電層,它在宏觀上能反映出一個穩定的電位差,這個電位差就叫做金屬鎳的電極電位。電化學反應陰極的兩種腐蝕:析氫腐蝕:吸氧腐蝕:造成電化學腐蝕的三個充要條件:不同金屬之間要存在電位差,具有不同電位的金屬要相互接觸,相互接觸的金屬共存于電解液中。飛機常見腐蝕介質:酸堿性物質,鹽
3、,大氣,水。電偶序中位置相距越近的不同金屬相互接觸,發生電偶腐蝕的傾向性越小。軍用飛機的腐蝕環境:飛機在高速飛行中遭到的惡劣的氣候條件,鹽霧,工業污染,大氣相對濕度,溫度,飛行高度,航程,跑道狀況,燃料、液壓油、冷卻劑、密封劑以及油類氧化產物和燃燒產物,電池液、材料經化學處理后沒有及時清理干凈的殘留酸或堿等,非金屬材料(含油漆)揮發出的氣氛。軍用飛機腐蝕分類:均勻腐蝕(表現:表面呈無光澤的灰色或條紋,表面粗糙;防護:選擇合適的材料,保護性涂層,緩蝕劑,及時去除腐蝕產物);電偶腐蝕(給氧面積原理:雙金屬電偶中,保持陽極面積一定,腐蝕程度與陰極面積成正比;防護:防止接觸,緩蝕劑);犧牲性腐蝕(機理
4、:利用陽極鍍層使基體金屬免于腐蝕;特點:一定保護范圍有效,鍍層越厚保護作用越強);縫隙腐蝕(機理:滲進縫隙的氧含量不同產生的濃差電池腐蝕;易鈍化的金屬如不銹鋼、鋁合金和鈦合金對縫隙腐蝕最敏感;發生條件:一定寬度的縫隙、縫內液體靜滯;縫外還原縫內氧化;防護:排除狹縫結構;排除排除液體滯留區的沉積物;采用含有緩蝕劑的密封劑進行密封;填補縫隙,避免潮氣進入;驅水防腐劑);小孔腐蝕(特點:局部出現腐蝕小孔并向縱深發展,通常與其他形式的腐蝕同時發生,鋼鐵、鋁及鋁合金、銅、鉛、鎂等易發,特別是不銹鋼、耐熱合金,危害極大!油箱、地板梁、機翼蒙皮,修理困難);絲狀腐蝕(特殊的縫隙腐蝕;發生在鋼、鎂和鋁的鍍層、
5、磷化層和涂覆的漆膜下;最重要影響因素:大氣濕度;鋼鐵的磷化處理和含鉻酸鹽的底漆層可限制,無法徹底預防);剝蝕(晶間腐蝕內應力;局部腐蝕;經鍛壓或軋制的鋁合金;機翼箱體結構(整體油箱);點蝕晶間腐蝕開裂剝蝕);應力開裂腐蝕(特點:腐蝕介質拉應力;晶間腐蝕;高強鋼、鋁合金、鈦合金、銅合金和鎂合金;滾軋、擠壓或鍛造制成的零件;飛機腐蝕最主要的破壞形式。影響因素:1 應力數值的影響:應力強度門限值;2 電化學腐蝕:陽極溶解控制的活性通道腐蝕型應力腐蝕,陰極產物(氫)控制的氫脆型應力腐蝕;3 環境的影響;冶金因素。應力腐蝕開裂控制途徑:減小材料承受的拉伸應力和應力集中,機械法減小殘余應力,改善環境因素,
6、除氫,正確選材,覆蓋層);微生物腐蝕(微生物的新陳代謝產物導致腐蝕,飛機油箱);磨蝕(特點:大氣環境,重載荷,相互接觸,相對振動和滑動,零件表面出現麻點和溝紋。防護:減緩振動,潤滑,表面強化);沖蝕(特點:腐蝕性流體與金屬表面,相互運動,加速腐蝕。防護:耐沖蝕涂層或鍍層,過濾固體顆粒);水銀腐蝕(特點:水銀和鋁生成汞齊;防護:清除水銀)。飛機腐蝕一般規律:沿海使用的比內地嚴重;在多雨水、多鹽霧或空氣濕度大、溫度高的地區腐蝕嚴重;服役時間長的;連續停放時間長的比經常使用和維護的嚴重。腐蝕跡象:碎物或污染物的聚集,涂層剝落、碎裂、突起或起泡,表面破裂、不光滑,蒙皮凹凸不平,緊固件頂部變形或脫落,褪
7、色、斑紋,變形、裂紋或斑點。重點檢查部位:搭接和連接結構,易積水區,廁所、廚房,外蒙皮(緊固件周圍和蒙皮邊緣),外露的接頭,蓄電池周圍,整流罩和整流罩下的表面,龍骨梁區域,導軌,吸濕材料,鉸鏈,整體油箱,操縱鋼索和控制電纜。腐蝕檢查方法,無損檢測法:渦流法,X射線,磁粉探傷,超聲波,滲透法。渦流法:優點:無損檢測或現場原位檢測;可檢測材質、測厚、探傷;不接觸工件,無需耦合劑高速自動化;適用于高溫下的導電材料;實時得到檢測結果。缺點:只限于導電材料;趨膚效應;無法檢測平行于表面的層狀裂紋;難以判斷缺陷的種類和形狀;對強磁性鋼結構材料,精度差;需要特殊的抗干擾信號處理。可用于某些材料(管、棒、線)
8、的驗收檢驗,也可用于產品的工藝檢驗,成品、半成品的檢驗。對疲勞裂紋、腐蝕裂紋等缺陷比較敏感。X射線探測法,操作:定距X射線照射沖洗膠片缺陷判斷;廣泛用于金屬和非金屬的無損探傷,對氣孔、夾渣、鑄造空洞等缺陷檢測效果最好。磁粉檢測法:只能:鐵磁性材料(鐵、鈷、鎳及其合金),尤其是鍛鋼件、鑄鋼件以及焊接質量的檢查,不能:非鐵磁性材料,包括非金屬、有色金屬及奧氏體不銹鋼等。檢驗方式:連續法、剩磁法。超聲波檢測法:注意事項:入射方向,檢測面,儀器,探頭,耦合劑,對比試塊;探傷種類:脈沖反射法:垂直探傷法、斜射探傷法,穿透法,駐波法,共振法;應用:測厚,測裂紋。滲透檢測法:除表面粗糙、多孔材料外,幾乎對各
9、種金屬、非金屬、磁性、非磁性材料及工件都可進行滲透檢測。但對于埋藏在材料或工件表層下的缺陷無能為力。方法:水洗型熒光、著色滲透探傷法,后乳化型熒光、著色滲透探傷法,溶劑去除型熒光、著色滲透探傷法。步驟:滲透,清洗,顯像,觀察。碳鋼與低合金結構鋼抗蝕性能:加有鉻、鎳、銅等合金元素的低合金結構鋼優于普通碳鋼 合金元素對抗蝕性能的影響:含碳量:酸性溶液:c%腐蝕面積 ;氧化性酸: c%先升后降 ;大氣,淡水,海水: 影響不大 其他合金元素加入鉻,提高:大氣、海水、CO2、H2S;無效:堿、鹽酸、硝酸鹽 加入鎳,提高:酸、堿、海水、腐蝕疲勞 加入銅(+磷),提高:大氣、海水、淡水 加入硅,提高:應力腐
10、蝕。不銹鋼耐蝕性: 提高含鉻量可以在不同環境中鈍化;不抗氯離子的侵蝕作用,產生點蝕表面細小裂紋狹縫在電解質溶液中縫隙腐蝕含碳量不大于0.03%的鉻鎳不銹鋼晶界腐蝕奧氏體不銹鋼應力腐蝕開裂措施:晶界腐蝕的控制降低含碳量0.03%以下,保持鉻含量固溶處理,提高抗蝕性穩定化處理去應力處理 避免在敏化溫度范圍受熱和緩慢冷卻選用正確的焊接方法;應力腐蝕的控制根據不同條件選擇相應的鋼材控制鋼中P、N等雜質含量選用正確的熱處理、表面處理、冷變形量及合理使用應力等。鋁及鋁合金鋁:密度小,比強度大,耐蝕性好 鋁合金:力學性能好,抗蝕性好耐蝕性:干燥大氣中形成氧化膜,具有很好的耐蝕性在工業污染及海洋性大氣中不耐蝕
11、在堿中不耐蝕氧化性濃酸耐蝕,其他酸腐蝕在中性鹽溶液中的腐蝕行為與溶液中的陰陽離子性質有關腐蝕類型:點蝕,晶間腐蝕,剝蝕,應力腐蝕開裂措施:控制淬火溫度,轉移時間,減少材料斷面尺寸減少與腐蝕介質接觸,消除張應力,噴丸處理,加入合金元素細化晶粒,合理選擇和控制生產工藝及熱處理鈦及鈦合金鈦及鈦合金:比強度高,中溫性能好,耐腐蝕耐蝕性: 與氧形成高穩定性氧化膜,在還原性酸和氧化性介質中遭到破壞在鹵素及其化合物中中耐腐蝕(除氟)海水中有良好的抗蝕性在硝酸中耐蝕,鹽酸硫酸中有一定腐蝕性,溫度升高,腐蝕程度加大,氫氟酸中不耐蝕在堿中耐蝕性較好易吸氫發生氫脆腐蝕類型:燃燒與爆炸(紅煙硝酸爆炸,發煙硝酸燃燒,干
12、氯氣燃燒,氧氣自燃),縫隙腐蝕,氫脆,電偶腐蝕銅及銅合金耐蝕性:大氣、淡水、海水或中性鹽類水溶液中由于氧化膜出現鈍態而耐蝕,含鋅量高的會出現脫鋅腐蝕,與其他金屬接觸時會產生接觸腐蝕。措施:低溫退火以消除應力加入錫鋁錳等元素。復合材料腐蝕特性:環境介質的腐蝕(樹脂基體的腐蝕,增強材料的服飾,界面的腐蝕,應力腐蝕及腐蝕疲勞),生物腐蝕,雨蝕,復合材料與金屬的電偶腐蝕選擇時的考慮因素:強度,剛度,結構可靠性防護要求:材料應滿足飛機結構溫度,濕度,紫外線和大氣等腐蝕環境要求;應優先選與之相容的鈦合金等;匹配時,應在結合界面設置不吸濕,不腐蝕性和不導電的隔離層;在易受雨蝕的部位,應采用有效的防雨蝕涂料進
13、行表面防護。限用要求:結構環境要求,與金屬材料的相容性,雨蝕,生物腐蝕,緊固件,防護涂層,導電要求。高溫腐蝕定義:廣義 :金屬在高溫下與氣氛中的氧硫氮碳等元素發生化學反應,導致金屬的變質或破壞過程;狹義:金屬與氧反應形成各種氧化物的過程。高溫腐蝕影響因素:溫度、環境介質、燃氣成分(取決于燃油純凈度、空氣組成、燃燒狀態) 高溫氧化腐蝕:高溫氧化是高溫腐蝕的最基本形式,是氧化膜的不斷形成與不斷破壞的周而復始的循環過程。金屬氧化的動力學規律:直線規律(鈣鎂)、拋物線規律(鐵銅鎳鈦)、對數規律(鋁鉻鋯)、立方規律(介于拋物線與對數間)高溫熱腐蝕定義:在金屬表面上,由于沉積物參與作用而發生的高溫腐蝕;類
14、型:鈉硫腐蝕、釩蝕、碳蝕。防護措施: 合理選材,研制新的高溫合金;采用凈化措施:凈化空氣,減少腐蝕介質;高溫涂層技術(擴散型涂層、覆蓋型涂層、覆蓋、擴散型復合涂層、熱障涂層)。軍用飛機電子設備腐蝕的環境條件:潮濕,溫度,壓力,化學侵蝕,沙礫和塵埃,微生物侵蝕,太陽輻射,人為的侵蝕環境。電子設備腐蝕的控制與防護:選材:金屬材料:不銹鋼、鎳、錫、鈦、蒙乃爾合金;非金屬材料:不霉、低吸濕、耐臭氧;防護:采用更加耐腐蝕的材料和技術,保護材料不受環境影響,降低環境嚴酷程度,周期性檢查和維護。飛機防腐蝕對涂料的要求:工藝性能:適于噴涂,干燥后漆膜平整、光滑、均勻、堅硬;干燥:能常溫固化;黏度:易于稀釋噴涂
15、;固體含量;活性期。防腐蝕涂料的主要品種:鋁蒙皮:底漆 、面漆;復合材料:底漆、膩子、面漆;雷達罩:底漆、面漆;鎂合金:封閉漆、底漆、面漆;內部金屬零件:底漆面漆(不同的金屬,涂料種類不同)涂層的去除和返修:化學脫漆:(有機:二氯乙烷,無機:強堿強氧化性酸(不適宜);機械脫漆:干剝落技術;雷達罩涂層:清除污垢,用適當道具劃破涂層而不能損傷基體,在整個涂層上刷涂脫漆劑,打磨除凈且不得使纖維裸露,處理表面至水膜連續,經烘干方可按要求噴新漆;蒙皮涂層脫漆:飛機準備,脫漆劑準備,脫漆,清洗。軍用飛機腐蝕的外場維護:定期沖洗去除飛機表面的污染物;確保飛機排水、防潮和通風良好;保持飛機涂層和密封劑的完整性
16、;加強潤滑;保持飛機表面光潔;去除整體油箱中微生物沉積物腐蝕損傷的修復:修復要求:機體內外表面潔凈和防護涂層完好;不殘留腐蝕產物;不引起二次腐蝕。修復準則和要求:等強度準則;靜強度要求;耐久性要求;損傷容限要求;廣布損傷(容限)要求。腐蝕損傷分類:可允許損傷;需補強損傷;換件修復損傷。腐蝕損傷修復設計:1 修復設計應考慮的基本因素:1.綜合考慮各種影響因素,準確分析飛機結構腐蝕損傷原因,制定合理的修復技術方案2.外表面修復滿足氣動力性能要求3.滿族靜強度、剛度、耐久性和損傷容限要求4.滿足腐蝕防護與控制要求5.腐蝕損傷修復后應不破壞原結構的可檢性6.要考慮施工程序和可達性要求7.根據修復現場的條件和修理人員的技術水平與經驗,考慮可生產型8.在滿足上述要求的基礎上,應充分考慮重量、成本、周期,采用修復周期短、經費少的方案。修復設計的主要步驟:
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