航空关键材料耐蚀阻燃功能涂层的研究

作者： 刘玉婵     于美     刘建华.   来源： 第十二届全国腐蚀与防护大会论文集 年份： 2023 文献类型 ： 会议论文 关键词： 环氧树脂   阻燃剂   耐蚀性能   阻燃性能  

描述： 我国航空航天事业发展迅猛,腐蚀是飞机发动机叶片主要的表面失效形式,另外,航空发动机是热动力机械,电缆线路和燃油、滑油的管路错综复杂,长期高温高压工作环境下,可能会发生泄露会引起火灾,造成严重后果。这对发动机用涂料的耐蚀性和阻燃性提出了极高要求。环氧树脂具有力学性能优异、化学稳定性好、金属附着力好等基本特性,成为国内外学者广泛研究的一个防腐涂层基体。然而环氧树脂的易燃性限制了其应用。改进环氧树脂阻燃性主要采用将阻燃单体单元加入到环氧树脂中对其进行分子改性和在环氧树脂中加入阻燃剂两种方法。目前常见的阻燃剂有无机阻燃剂、有机阻燃剂、有机无机杂化型阻燃剂、膨胀阻燃剂、纳米复合基阻燃剂、生物材料基阻燃剂等,其中膨胀阻燃剂是金属材料防火涂层最常用的阻燃剂。膨胀阻燃涂层通过产生致密的泡沫状碳化隔热层,作为热源和基材之间的屏障,对金属基底起到保护作用。目前阻燃方法并不局限于使用单一阻燃剂,而是通过不同类型阻燃剂的联合作用,达到更好的阻燃效果,可以将其它类型阻燃剂与膨胀阻燃剂联合使用改性环氧树脂的阻燃性。鉴于环氧树脂分子改性的繁琐性,本文探讨了膨胀阻燃剂和纳米复合基阻燃剂的协同使用特点,分析两者的协同作用机制,力求构建具有良好耐蚀性和阻燃性的功能化环氧涂层。

航空智能自修复防腐涂层研究进展

作者： 陈亚军     隋泽寰.   来源： 第十二届全国腐蚀与防护大会论文集 年份： 2023 文献类型 ： 会议论文 关键词： 评估与监测   防腐蚀机理   制备   智能防腐蚀涂层  

描述： 受自然界生物系统自修复功能的启发,近年来自修复防腐涂层已经被广泛深入地应用于各个行业。在航空领域,因腐蚀现象所引发的安全可靠性下降以及维护成本增加等一系列问题亟待解决。智能自修复防腐涂层作为一种新颖有效的腐蚀防护方法,成为金属腐蚀防护领域的一项研究热点。本文侧重于对航空领域智能自修复防腐涂层研究所取得的进展进行综述,详细介绍了各种自修复防腐机理、制备技术方法、防腐性能评价技术以及智能监测报告功能等内容。在多种自修复防腐机理的基础上,通过加入具有环境刺激响应能力的活性物质或分子结构以建立多重刺激的响应机制。这赋予了涂层能够更敏感精准地对损伤处进行高效腐蚀抑制与修复的能力。同时,可通过自组装法、逐层组装法以及沉积法等方法对智能防腐自修复涂层进行制备。考虑到涂层自修复能力的有限性及航空器结构件连接处内部的隐蔽性,还可通过将显色发光物质封装入微纳米容器、设计智能传感涂层系统等自我预警的方式实现对腐蚀位点的精准定位及报告。这也使得整个腐蚀防护及监测过程更加完整可靠。最后,文章讨论了智能自修复涂层在未来研究发展中所面临的机遇与挑战。由于航空器服役环境复杂多变且目前研究成果大多局限于实验阶段,故仍需要加强智能自修复防腐涂层研究由实验设计向工程应用的重要过渡。此外,多种自愈机制的协同作用、腐蚀抑制剂的可控性释放等也是影响涂层自我修复、防腐蚀性能的关键问题。一些先进涂层材料、涂层制备技术及腐蚀评价监测技术会随航空结构材料的不断升级而迈向更加智能可靠的阶段。因此,为满足航空业发展对智能自修复防腐涂层的高标准需求,仍需在新型涂层材料研发、多自愈机制协同与可控性释放、涂层制备技术以及腐蚀评价监测技术等方面进一步研究。

考虑氧扩散速度下的航空紧固件腐蚀仿真

作者： 华磊     梅茹霞     刘雪峰.   来源： 第十二届全国腐蚀与防护大会论文集 年份： 2023 文献类型 ： 会议论文 关键词： 腐蚀   承力快卸锁   三次电流分布   数值模拟  

描述： 航空紧固件在海洋大气环境下服役时受到降水、温度等影响,导致紧固件表面积水,由于每个部件材料的自腐蚀电位不同,会导致电偶腐蚀。为了对航空紧固件的电偶腐蚀进行表征,本文基于COMSOL的三次电流分布的物理场,建立了紧固件在考虑氧扩散速度下的电偶腐蚀数值仿真模型。将材料的电化学参数、环境参数及氧的扩散系数等参数导入COMSOL进行计算,得到了紧固件表面的电解质电位及电流分布、紧固件的局部电流分布及腐蚀风险区域,并且得到了紧固件腐蚀后表面的氧浓度分布。并与二次电流分布模型的结果进行对比,发现氧的扩散会使电偶腐蚀的速率降低,本文建立的模型相比于二次电流分布模型的仿真,结果更贴合实际。在此模型的基础上对紧固件的防护涂层组合进行了优选,确定了防腐效果最好的表面处理方案。

航空关键材料耐蚀阻燃功能涂层的研究

作者： 刘玉婵     于美     刘建华.   来源： 第十二届全国腐蚀与防护大会论文集 年份： 2023 文献类型 ： 会议论文 关键词： 环氧树脂   阻燃剂   耐蚀性能   阻燃性能  

描述： 我国航空航天事业发展迅猛,腐蚀是飞机发动机叶片主要的表面失效形式,另外,航空发动机是热动力机械,电缆线路和燃油、滑油的管路错综复杂,长期高温高压工作环境下,可能会发生泄露会引起火灾,造成严重后果。这对发动机用涂料的耐蚀性和阻燃性提出了极高要求。环氧树脂具有力学性能优异、化学稳定性好、金属附着力好等基本特性,成为国内外学者广泛研究的一个防腐涂层基体。然而环氧树脂的易燃性限制了其应用。改进环氧树脂阻燃性主要采用将阻燃单体单元加入到环氧树脂中对其进行分子改性和在环氧树脂中加入阻燃剂两种方法。目前常见的阻燃剂有无机阻燃剂、有机阻燃剂、有机无机杂化型阻燃剂、膨胀阻燃剂、纳米复合基阻燃剂、生物材料基阻燃剂等,其中膨胀阻燃剂是金属材料防火涂层最常用的阻燃剂。膨胀阻燃涂层通过产生致密的泡沫状碳化隔热层,作为热源和基材之间的屏障,对金属基底起到保护作用。目前阻燃方法并不局限于使用单一阻燃剂,而是通过不同类型阻燃剂的联合作用,达到更好的阻燃效果,可以将其它类型阻燃剂与膨胀阻燃剂联合使用改性环氧树脂的阻燃性。鉴于环氧树脂分子改性的繁琐性,本文探讨了膨胀阻燃剂和纳米复合基阻燃剂的协同使用特点,分析两者的协同作用机制,力求构建具有良好耐蚀性和阻燃性的功能化环氧涂层。

航空智能自修复防腐涂层研究进展

作者： 陈亚军     隋泽寰.   来源： 第十二届全国腐蚀与防护大会论文集 年份： 2023 文献类型 ： 会议论文 关键词： 评估与监测   防腐蚀机理   制备   智能防腐蚀涂层  

描述： 受自然界生物系统自修复功能的启发,近年来自修复防腐涂层已经被广泛深入地应用于各个行业。在航空领域,因腐蚀现象所引发的安全可靠性下降以及维护成本增加等一系列问题亟待解决。智能自修复防腐涂层作为一种新颖有效的腐蚀防护方法,成为金属腐蚀防护领域的一项研究热点。本文侧重于对航空领域智能自修复防腐涂层研究所取得的进展进行综述,详细介绍了各种自修复防腐机理、制备技术方法、防腐性能评价技术以及智能监测报告功能等内容。在多种自修复防腐机理的基础上,通过加入具有环境刺激响应能力的活性物质或分子结构以建立多重刺激的响应机制。这赋予了涂层能够更敏感精准地对损伤处进行高效腐蚀抑制与修复的能力。同时,可通过自组装法、逐层组装法以及沉积法等方法对智能防腐自修复涂层进行制备。考虑到涂层自修复能力的有限性及航空器结构件连接处内部的隐蔽性,还可通过将显色发光物质封装入微纳米容器、设计智能传感涂层系统等自我预警的方式实现对腐蚀位点的精准定位及报告。这也使得整个腐蚀防护及监测过程更加完整可靠。最后,文章讨论了智能自修复涂层在未来研究发展中所面临的机遇与挑战。由于航空器服役环境复杂多变且目前研究成果大多局限于实验阶段,故仍需要加强智能自修复防腐涂层研究由实验设计向工程应用的重要过渡。此外,多种自愈机制的协同作用、腐蚀抑制剂的可控性释放等也是影响涂层自我修复、防腐蚀性能的关键问题。一些先进涂层材料、涂层制备技术及腐蚀评价监测技术会随航空结构材料的不断升级而迈向更加智能可靠的阶段。因此,为满足航空业发展对智能自修复防腐涂层的高标准需求,仍需在新型涂层材料研发、多自愈机制协同与可控性释放、涂层制备技术以及腐蚀评价监测技术等方面进一步研究。

考虑氧扩散速度下的航空紧固件腐蚀仿真

作者： 华磊     梅茹霞     刘雪峰.   来源： 第十二届全国腐蚀与防护大会论文集 年份： 2023 文献类型 ： 会议论文 关键词： 腐蚀   承力快卸锁   三次电流分布   数值模拟  

描述： 航空紧固件在海洋大气环境下服役时受到降水、温度等影响,导致紧固件表面积水,由于每个部件材料的自腐蚀电位不同,会导致电偶腐蚀。为了对航空紧固件的电偶腐蚀进行表征,本文基于COMSOL的三次电流分布的物理场,建立了紧固件在考虑氧扩散速度下的电偶腐蚀数值仿真模型。将材料的电化学参数、环境参数及氧的扩散系数等参数导入COMSOL进行计算,得到了紧固件表面的电解质电位及电流分布、紧固件的局部电流分布及腐蚀风险区域,并且得到了紧固件腐蚀后表面的氧浓度分布。并与二次电流分布模型的结果进行对比,发现氧的扩散会使电偶腐蚀的速率降低,本文建立的模型相比于二次电流分布模型的仿真,结果更贴合实际。在此模型的基础上对紧固件的防护涂层组合进行了优选,确定了防腐效果最好的表面处理方案。