宣布时间：2022-01-19点击：1896
飞机质料一旦泛起腐化问题，不但会对飞机自己性能的发挥造成阻碍，严重时甚至会对人民的生命以及工业宁静造成巨大的损失。腐化问题是质料与情况爆发作用的外貌现象，电化学腐化爆发在固体质料与电解质溶液中的固液界面，化学腐化爆发在固体质料与周围气体情况的固气界面。因此系统***地剖析一个腐化问题，一方面要具体剖析质料的自己特性，即内在各个因素；另一方面要***剖析周围的情况，以及情况中的介质及其保存的状态，即腐化的外在因素。
1.铝合金的耐蚀性能
纯铝的化学性质虽然很生动，但由于它在空气中易与氧结合，在外貌形成一层致密、稳定的氧化铝薄膜（钝化膜），可�；つ诓憬鹗舨辉偌绦趸�，因此纯铝在大气中具有很好的耐蚀性能。但退火态纯铝的抗拉强度相当低，只有45 MPa，因此其使用规模仅局限于飞机结构中受力不大的非结构件。飞机结构上使用的铝合金大致可以分为两种，即可热处理强化的铝合金和不可热处理强化的铝合金。
不可热处理强化的铝合金
（1）Al-Mn系合金（3000系列）
常用合金为3A21铝合金，合金中锰为主要合金元素，它具有较高的强度、良好的塑性和工艺性能。3A21合金在室温下的组织为a固溶体和在晶界上形成的(α+Al6Mn)共晶体。由于α固溶体与Al, Mn相的电极电位险些相等，因此合金的耐蚀性较好。该类合金的缺点是在冷变形硬化状态下不可用在温度高于100℃的场合，原因是在该条件下，其对应力腐化开裂(SCC)的敏感性较高。
（2）Al-Mg系合金（5000系列）
由于主要合金元素镁的密度比铝还小，加上其良好的焊接性能和抗震性能，所以这类合金在航空工业中获得了广泛的应用，常用的有5A02、5A03、5A06等铝合金。该类合金的强度一般高于3A21铝锰合金的强度。在实际使用中，该质料呈单相固溶体组织，因此具有良好的耐蚀性能。其在大气、海水中的耐蚀性能优于3A21合金，与纯铝相当；在酸性和碱性介质中，其耐蚀性稍逊于3A21合金。
该系合金的含镁量愈高，强度也愈高。但其含镁量不宜过高，应控制在8%（质量分数）以内。原因是当含镁量高于8%以后，如果对其进行退火处理，会在晶界上连续析出Mg5Al8相，导致其耐蚀（晶间腐化和应力腐化）性能下降。
可热处理强化的铝合金
这类铝合金可以通过热处理来爆发沉淀强化的效果，其强度较高，又称为硬铝合金，是航空上***为重要的结构件质料之一。
总体上看，铝合金的强度随温度升高而降低，当飞机速度较高时，气动加热会影响铝合金强度。铝合金化后，其耐腐化性能减弱，常见的腐化形态有点蚀、漏洞腐化、晶间腐化、剥蚀和应力腐化等。
点蚀是铝合金***常见的腐化形态之一，硬铝合金等耐点蚀能力较差。铝合金易爆发漏洞腐化，因为漏洞内易积贮水分和污物，使涂层和包铝层爆发水化作用，降低其�；ぷ饔�。
Al-Cu、Al-Cu-Mg、Al-Zn-Mg等合金爆发晶间腐化的倾向较大。晶间腐化与 热 处理工艺有关，接纳自然时效腐化倾向较低，人工时效腐化倾向则较高，而过时效腐化倾向又降低。Al-Cu-Mg系硬铝合金中的T6热处理状态比T3热处理状态具有更大的晶间腐化敏感性，因此除在高温下事情的构件以外，这类合金一般均接纳自然时效处理。
在飞机结构中，Al-Cu-Mg合金爆发剥蚀的情况***多，Al-Mg、Al-Mg-Si、Al-Zn-Mg合金也有爆发，但在形变Al-Si系中未见爆发。
Al-Cu、Al-Cu-Mg硬铝合金，特别是Al-Zn-Mg、Al-Zn-Mg-Cu等超硬铝合金容易爆发应力腐化。
（1）Al-Cu-Mg和Al-Cu-Mn系合金（2000系列）
Al-Cu-Mg系合金是可热处理强化铝合金中***重要的合金系列之一，飞机结构中使用***为广泛的该类合金为2024铝合金，这类合金的主要强化相为S相(CuMgAl2)，其次为θ相(CuAl2)，通常在T3状态下使用，具有断裂韧性高、抗疲劳裂纹扩展能力强的特点。不过此状态下的抗蚀（晶间腐化）性能不敷好，薄板一般包铝后使用，也可配合阳极化处理、阿洛丁化学处理进一步提高其耐蚀性能。2000系列中目前***新、性能***好的合金是2524铝合金，其韧性和抗疲劳性能均较2024铝合金有重大革新，已乐成应用于B777客机。
（2）Al-Zn-Mg-Cu系合金（7000系列）
Al-Zn-Mg-Cu系合金中***重要的是7075铝合金，在T6状态下其强度***高，但断裂韧性***低，耐蚀性能（尤其是抗晶间腐化和应力腐化性能）较差。为了增强其耐蚀性能，需对其进行过时效处理，常见的有T73处理，即首先对铝合金进行固溶处理，然后进行双级时效处理（在较低温度下加热保温一段时间后，再在较高温度下加热和保温一段时间）。经此处理以后，虽然质料的抗拉强度下降约莫15%，可是质料的耐应力腐化性能和晶间腐化抗力却大大提高。7055是目前该系合金中合金化水平***高、强度也***高的铝合金，近期研究乐成的T77处理工艺，使该合金在高强度下仍能坚持较高的断裂韧性和良好的抗应力腐化性能，该种合金已乐成应用于B777客机的主体结构。需要说明的是，在进行双级时效处理之前，首先应对固溶处理（淬火）的工艺进行严格控制，不然将严重影响质料的抗晶间腐化性能。
现代飞机结构极大地依赖于铝合金，它们还用于飞机骨架、蒙皮及受力件。在现代亚声速民用客机上，铝合金质料仍然是飞机构件的支柱质料，并且在不绝推出更新的航空铝锂合金等。因此，铝合金在航空领域的重要作用仍会连续许多年。
空客公司在A380客机大部分结构零件接纳了新型且先进的金属质料，铝合金占的比例***大（占机体结构质量的61%），尤其是在A380机翼部位（机翼的80％以上是铝合金质料）。为了实现性能革新，以提高强度和损伤容限，增强稳定性并提高抗腐化能力，开发出了立异性的铝合金质料和工艺技术。A380-800飞机在铝合金结构上取得的主要成绩包括：
①在机身壁板上引用了很宽的钣金质料，减少了连接件，从而减轻了质量；
②在主地板横梁上接纳了先进的铝锂合金挤压件，其在这一部位的应用可与碳纤维增强塑料相媲美。
2014年投入使用的A350客机也接纳了***新的铝锂合金，不但由于质料密度降低而减轻了机体质量，同时还可以接纳与现有的铝合金零件相同的技术和要领对新质料的零部件进行修理。
钛合金的耐蚀性能
钛不但资源富厚，并且具有密度小、比强度高、耐热性高及优异的耐蚀性，别的，钛还具有很高的塑性和优良的冷热加工性能，从而使其在现代工业中占有极其重要的职位，在航空、化工、导弹、航天及舰船等方面，钛及其合金获得广泛的应用。
钛合金在飞机结构和非结构方面应用广泛（见表1）,钛合金在航空领域的广泛应用主要基于以下一个或几个理由：
(1)***的抗腐化性，在腐化历程中不会爆发点蚀。
(2)高的比强度。
(3)高的使用温度。
(4)减轻质量，密度约莫比钢小40%。
(5)减轻空间约束问题。
(6)和其他质料的兼容性。
纯钛
钛有较高的强度（退火后，工业纯钛的抗拉强度σb=550~700MPa），约为铝的6倍，钛同时兼有钢（强度高）和铝（质轻）的优点，因此钛的比强度在结构质料中是很高的。钛的线膨胀系数较小，在高温条件下或热加工历程中爆发的热应力��；导热性差，只有铁的1/5；摩擦因数大(μ=0.42)，因此切削、磨削加工困难；钛的弹性模量较低，屈服强度高，因此钛及其合金冷变形加工时的回弹性大，不易成形和校直；纯净的钛有良好的可塑性，它的韧性凌驾纯铁的2倍。
工业纯钛按其杂质含量差别，可分为TA1,TA2,TA3三个牌号。牌号顺序数字增大，杂质含量增加，钛的强度增加，塑性下降。
钛合金
为了提高强度，可在钛中加入合金元素。合金元素融入α-Ti中形成α固溶体，融入β-Ti中形成β固溶体。铝、碳、氮、氧和硼等元素使α与β同素异晶转变温度升高，称为α稳定化元素；而铁、钼、镁、铬、锰和钒等元素使同素异晶转变温度降低，称为β稳定化元素；锡和锆等元素对转变温度影响不明显，称为中性元素。
凭据使用状态的组织，钛合金可分为α钛合金、β钛合金和(α+β)钛合金三类。(α+β)钛合金兼有α和β钛合金两者的优点，耐热性和塑性都较好，并且可进行热处理强化，这类合金的生产工艺也比较简单。因此，(α+β)钛合金的应用比较广泛，其中以TC4(Ti-6Al-4V)应用***为广泛。
钛合金氧化膜的稳定性远高于铝和不锈钢氧化膜的稳定性。�；つひ蚧挡僮髟獾狡苹凳�，能很快恢复。所以，钛及钛合金在许多高活性介质中都具有较高的耐腐化能力。
高强度优质合金结构钢在湿润工业大气、海洋大气等情况中，抗腐化性能比碳钢有所提高。可是，在没有�；げ椒サ那榭鱿�，它们仍具有碳钢的种种腐化倾向。
一般把在空气和中性介质中能够耐腐化的钢称为不锈钢，而把能在种种侵蚀性较强的介质中事情的耐蚀钢称为耐酸钢。通常把不锈钢和耐酸钢统称为不锈耐酸钢，简称为不锈钢。
不锈钢的“不锈”只是相对的，在一定的条件下不锈钢也会腐化，因此没有绝对“不锈”的不锈钢。凭据内部微观组织结构的差别，可以把不锈钢分为马氏体不锈钢、铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢和双相不锈钢四种。
马氏体不锈钢
马氏体不锈钢是一类含碳量较高的铬不锈钢，其含碳量在0.1%~0.9%规模，含铬量在12%~18%规模。这类钢的特点是含碳量比其他种类不锈钢要高，除添加合金元素铬外，有时还添加少量的钼或镍，如1Cr17Ni2，9Cr18MoV等。马氏体不锈钢比铁素体不锈钢和奥氏体不锈钢的耐蚀性都差，并且含碳量越高，其耐蚀性越差。
马氏体不锈钢在大气、海水和氧化性介质中耐蚀性较好，但在如硫酸、盐酸等非氧化性酸中不耐蚀。
马氏体不锈钢抗局部腐化能力较低，如对点蚀、晶间腐化和应力腐化较敏感，对氢脆敏感性大，因此在有可能爆发局部腐化的情况中，应尽量制止使用。
铁素体不锈钢
铁素体不锈钢是以铬为主要合金元素（质量分数在12%~18％规模），具有体心立方晶体结构的铁基合金，如Cr13型，Cr17型和Cr25~28型等类型，常加入Ni、Mo、Cu、Ti、Nb等合金元素来提高其耐蚀性。
铁素体不锈钢***突出的特点是在含有Cl-离子的水溶液中具有优异的抗应力腐化能力，这比镍铬奥氏体不锈钢要好得多。普通铁素体不锈钢抗点蚀、漏洞腐化的能力较差，可通过提高铬含量来改善其性能，好比当Cr含量达25%或以上时，其抗点蚀、漏洞腐化的性能会获得改善。另外，也可通过在普通铁素体不锈钢中加入合金元素Mo来提高其抗点蚀、漏洞腐化的性能。
奥氏体不锈钢
奥氏体不锈钢的含铬量一般在18%以上，含镍量一般在8%以上，且室温具有单相奥氏体组织。奥氏体不锈钢不但具有优良的耐蚀性能，并且也具有良好的综协力学性能、工艺性能和焊接性能，是不锈钢中***重要、用途***广泛的一类不锈钢。18-8类型不锈钢（即含铬17％~19%，含镍7%~9%）为常见的奥氏体不锈钢。
点蚀和漏洞腐化是奥氏体不锈钢在氯化物情况中常见的局部腐化形态，可通过添加合金元素Cr，Mo来提高其耐蚀性能。随着含Cr量的不绝提高，质料外貌钝化膜的稳定性也不绝增强。Mo的作用有多种解释，通常认为加入Mo后便于形成可溶性钼酸盐，吸附在金属外貌的活性位置上，从而抑制了金属的溶解。奥氏体不锈钢对应力腐化开裂(SCC)很是敏感，可通过添加合金元素Ni来降低其敏感性。
奥氏体-铁素体双相不锈钢
奥氏体-铁素体双相不锈钢的室温组织中同时含有奥氏体相与铁素体相。它既有奥氏体不锈钢所具备的优良的韧性与焊接性能，同时也具有铁素体不锈钢的高强度和耐氯化物应力腐化开裂的性能。与纯奥氏体不锈钢相比，奥氏体-铁素体双相不锈钢的晶间腐化敏感性也较小，即具有很好的抗晶间腐化性能。在较低的应力水平下，奥氏体-铁素体双相不锈钢显示出比奥氏体不锈钢更为优异的耐SCC性能，可是随着应力的不绝提高，其耐SCC性能逐渐下降，甚至都不如奥氏体不锈钢。奥氏体-铁素体双相不锈钢具有较高的抗点蚀性能。
总的来说，不锈钢耐蚀性能较高。可是不锈钢在含有氯化物的介质中，由于氯离子的作用，可在不锈钢钝化膜的薄弱区、有缺陷的部位以及有硫化物夹杂或晶界碳化物的地方爆发点蚀。在不锈钢构件与其他构件相连的微小漏洞处，易爆发漏洞腐化。
复合质料的耐蚀性能
复合质料腐化主要包括树脂基体腐化、增强质料腐化、界面腐化、应力腐化和腐化疲劳。非金属质料，如塑料、橡胶等，不可导电，一般来说耐蚀性能都高于金属质料，所以非金属也被广泛地用作�；げ�，以提高金属质料的耐蚀性。在飞机质料方面，随着民用飞机的宁静性、经济性、舒适性和环保性不绝提高，复合质料被大宗、广泛使用。如波音B737、空客A320等机型已经使用了以环氧树脂为基体，碳纤维、玻璃纤维和芳纶纤维为增强质料的复合质料。
飞机复合质料接纳的主要纤维品种有碳纤维、硼纤维等，主要基体质料是环氧树脂。飞机中复合质料结构的形式大致有以下几种：附加于金属结构上的增强铺层，纠葛管件组成的框架，复合质料夹层结构，增强或不增强的蒙皮结构，纠葛旋转壳体或压力容器。复合质料结构须满足航行温度、湿度、紫外线等介质的大气腐化情况的要求。
关于复合质料的构件及机翼前缘、雷达罩等易受雨蚀的部位，飞机在雨中航行时其迎面受到雨滴的直接撞击，使复合质料构件外貌脱黏、破裂且受雨水浸蚀，形成蚀坑甚至使复合质料爆发剥离。关于这些部位应接纳有效的防雨蚀涂料进行外貌防护。
对有导电要求（如防雷击）的复合质料结构应接纳搭接线，不可通过复合质料与金属质料（如铝合金）的直接接触或通过紧固件传导电流。
飞机复合质料的防护要求如下：
(1)质料应满足飞机结构温度，湿度，紫外线和大气等腐化情况要求；
(2)应优先选与之电位相当的钛合金等；
(3)匹配时，应在结合界面设置不吸湿、不腐化和不导电的隔离层；
(4)在易受雨蚀的部位，应接纳有效的防雨蚀涂料进行外貌防护。
来源：材易通
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