钛合金紧固件连接结构接触腐蚀行为及其控制技术研究

摘要

由于航空结构中各种材料常常接触使用,因而使得电偶腐蚀和缝隙腐蚀成为航空结构的重要失效形式.该文采用标准缝隙腐蚀试验、标准电偶腐蚀试验、电化学极化试验、中性盐雾试验以及周期浸润腐蚀试验,研究了航空用钛合金紧固件及其连接结构在模拟海洋环境下的接触腐蚀行为,通过扫描电镜、X射线衍射等分析方法,分析了腐蚀机理,同时提出了相应的接触腐蚀控制方案.研究结果表明:碳纤维环氧复合材料在其紧固件螺接处共固化玻璃布可以有效地控制碳纤维环氧复合材料与钛合金紧固件之间的接触腐蚀;碳纤维环氧复合材料连接最佳组合为脉冲阳极化TC16螺栓配脉冲阳极化TC16螺母(MoS<,2>润滑),其次为蓝色阳极化TC16螺栓配合脉冲阳极化TC16螺母(MoS<,2>润滑).无论单独对比件,还是连接脉冲阳极化和蓝色阳极化钛合金螺栓,不锈钢螺母Cr17Ni2的耐蚀性均优于1Cr11Ni2W2MoV;阳极化LY12铝合金螺母的耐蚀性优于不锈钢螺母.对于阳极化铝合金LY12夹层材料,带包铝层阳极化试样耐蚀性优于去包铝层阳极化试样,紧固件连接最佳方案为:钛合金TC16螺栓镀铝钝化,配合阳极化LY12螺母.结构钢30CrMnSiA镀镉耐蚀性优于结构钢镀锌;钛合金紧固件与结构钢接触腐蚀的最佳控制方案为:结构钢镀镉,钛合金紧固件镀铝.在钛合金紧固件连接LY12铝合金夹层和30CrMnSiA结构钢夹层的接触腐蚀实验中,电偶腐蚀因素占主导作用.对于结构钢,盐雾试验和周期浸润试验结果有较好的一致性,周期浸润试验加速程度大于中性盐雾试验,前者适用于半工业海洋气候,后者适用于海洋大气环境.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1接触腐蚀概述

1.1.1接触腐蚀及其分类

1.1.2接触腐蚀影响因素

1.1.3接触腐蚀研究方法与评价指标

1.1.4接触腐蚀的控制措施

1.2研究背景及选题意义

1.2.1钛合金紧固件的分类、特点及发展现状

1.2.2钛合金紧固件在航空航天工业中的应用

1.2.3研究背景与意义

1.3本文研究内容

1.3.1接触腐蚀评价方法的对比

1.3.2钛合金紧固件连接结构接触腐蚀机理的研究

1.3.3钛合金紧固件接触腐蚀的控制措施探讨

参考文献

第二章试验方法及试验研究内容

2.1接触腐蚀试验方法

2.1.1标准电偶腐蚀试验

2.1.2人工加速腐蚀试验

2.1.3标准缝隙腐蚀试验

2.1.4组合试样中电偶与缝隙腐蚀作用的探讨方法

2.2极化曲线测试

2.3分析方法

2.4试验材料以及试样制备

2.4.1试验材料

2.4.2试样制备

参考文献

第三章钛合金与非金属材料接触腐蚀行为研究

3.1钛合金与聚四氟乙烯接触腐蚀行为

3.1.1钛合金标准缝隙腐蚀行为

3.1.2钛合金螺栓材料与螺母材料之间的标准电偶腐蚀行为

3.1.3钛合金紧固件之间的接触腐蚀

3.2钛合金紧固件与碳纤维环氧复合材料接触腐蚀行为

3.2.1碳纤维环氧复合材料的自腐蚀行为

3.2.2碳纤维环氧复合材料的电化学腐蚀特性

3.2.3钛合金紧固件与碳纤维复合材料的接触腐蚀行为

3.3本章小结

参考文献

第四章钛合金紧固件与金属夹层接触腐蚀行为

4.1前言

4.2金属材料电化学极化行为

4.2.1各种材料的自腐蚀行为

4.2.2钛合金不同表面状态极化行为

4.2.3带包铝层和去包铝层阳极化铝合金极化行为

4.2.4结构钢镀锌、镀镉后的电化学特征

4.2.5不锈钢电化学特征

4.3钛合金紧固件与铝合金夹层接触腐蚀行为

4.3.1标准电偶腐蚀试验结果

4.3.2组合试样试验结果

4.3.3分析与讨论

4.4钛合金紧固件与结构钢夹层接触腐蚀行为

4.4.1钛合金与结构钢标准电偶腐蚀特征

4.4.2组合试样试验结果

4.4.3分析与讨论

4.5本章小结

参考文献

第五章主要结论

致谢

西北工业大学学位论文知识产权声明书及原创性声明