飞机用钛-钢搭接件腐蚀仿真预测与验证研究

作     者：卞贵学 陈跃良 黄海亮 张勇 王安东 张柱柱 吴省均 BIAN Gui-xue;CHEN Yue-liang;HUANG Hai-liang;ZHANG Yong;WANG An-dong;ZHANG Zhu-zhu;WU Xing-jun

作者机构：海军航空大学青岛校区山东青岛266041 

出 版 物：《表面技术》 (Surface Technology)

年 卷 期：2018年第47卷第10期

页      面：172-179页

核心收录：

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金(51375490)~~ 

主　　题：电偶腐蚀 腐蚀仿真 搭接件 异种金属 腐蚀形貌 局部电流密度分布 电位分布 

摘      要：目的通过有限元仿真,预测飞机用钛-钢搭接件腐蚀部位和腐蚀深度。方法采用动电位极化,测得温度为40℃、p H=4.0的5%NaCl溶液中TC18钛合金、30CrMnSiNi2A高强度钢和30CrMnSiNi2A镀锌钢三种材料的极化曲线。以极化曲线及其拟合的电化学动力学参数作为边界条件,建立异种材料搭接件电偶腐蚀仿真模型。通过模型计算分别得到镀锌层完好和镀锌层完全破坏后的表面电位分布和局部电流密度分布,并与实验室腐蚀试验结果进行对比。结果腐蚀前期,镀锌钢紧固件表面优先发生腐蚀,表面镀锌层腐蚀从点蚀开始,并慢慢扩大,逐渐由局部腐蚀发展成均匀腐蚀;直到第5周期镀锌层基本完全破损,紧固件30CrMnSiNi2A基材裸露,30CrMnSiNi2A由初始时的阴极极性转变为阳极极性,并与TC18钛合金形成新的电偶对,腐蚀在钢板表面迅速扩展。将第3周期和第7周期腐蚀试验后搭接区的腐蚀形貌分别与镀锌层完好和镀锌层完全破损的仿真电位分布结果进行对比,可以看出,腐蚀形貌与低电位区的几何形状基本类似。根据法拉第定律,结合电流密度分布,预测腐蚀区域腐蚀深度,并与第3周期和第7周期腐蚀试验结果进行对比分析,结果发现,模型预测的腐蚀深度与第3周期和第7周期腐蚀试验结果相吻合。结论试验结果与仿真结果具有较好的一致性,从而证明了仿真模型的正确性。