波音737飞机铝合金钣弯件的腐蚀失效研究

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结构件的可靠性对民用飞机适航安全具有极为重要的影响,而腐蚀由于能够导致结构件强度降低、厚度减薄、疲劳寿命缩短等不良效果,所以成为危害民机铝合金结构件可靠性的主要因素之一。本文选取了目前国内航空业运营最多的B737飞机作为典型代表,通过分析国内某航空公司提供的几千余项其所运营的B737飞机结构修理数据,得出了前货舱、后货舱、客舱、空调舱、机翼、轮舱、机身下部等区域是机体最易出现腐蚀的区域,并且位于这些区域的蒙皮、隔框、桁条等铝合金结构件是最易发生腐蚀的零件。根据实际发生腐蚀的飞机机体铝合金结构件腐蚀产物的成分分析,我们发现机体易腐蚀区域积水中溶解的Cl-、SO42-等侵蚀性阴离子与表面防护层失效的合金基体直接接触是造成飞机铝合金结构件腐蚀失效的主要原因。  考虑到机体蒙皮、隔框、桁条等大量采用钣弯成型工艺,所用材料主要为2xxx系和7xxx系航空高强铝合金,因此,本文选择最常用于制造B737飞机铝合金钣弯结构件的2024-T3与7075-T6铝合金板材作为实验对象,在试验室加速腐蚀条件下,结合金相照片、扫面电镜(SEM)、X射线能谱分析等测试结果,研究了上述两种铝合金试样在含有大量Cl-的剥落腐蚀试验溶液(EXCO)中的剥蚀过程以及合金的微观组织结构对其腐蚀行为的作用。本文的研究结果表明不同成分的铝合金经过固溶时效处理后,内部析出的增强相及晶界处组织的电化学性质的差异造成了合金在腐蚀介质中发生局部腐蚀机理的差别。通过对浸泡于EXCO溶液中不同时间的铝合金试样腐蚀区域横截面腐蚀情况的分析,并结合相关的研究结果,我们总结了2024-T3与7075-T6铝合金发生剥蚀的几个阶段:点蚀—晶间腐蚀—剥蚀。同时,利用自制的加载装置与电化学阻抗谱(EIS)测试技术,根据铝合金发生剥蚀时在阻抗谱上出现两个容抗弧的时间以及剥蚀过程等效电路的拟合数据,本文较好得说明了拉弯应力对2024-T3与7075-T6铝合金的腐蚀均具有加速作用,因此需要对应力较集中的飞机机体铝合金结构件加强腐蚀防护措施。
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