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腐蚀产物对2A12/TC4偶合体系盐雾腐蚀性能影响及仿真

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电镀与精饰 2024年第3期46卷 6-15页

作者：陈亚军陈卓王汉森隋泽寰周延峰中国民航大学中欧航空工程师学院天津300300 中国民航大学航空工程学院天津300300 上海飞机制造有限公司上海201324 中国民航大学工程技术训练中心天津300300

研究了2A12/TC4偶合体系腐蚀机制以及腐蚀产物对腐蚀进程的影响。采用中性盐雾试验、腐蚀形貌观测、产物分析以及电化学测试等方法研究腐蚀产物对2A12/TC4偶合体系腐蚀进程的影响。搭建薄液膜环境下材料电化学测试平台,测量了500μm NaC... 详细信息

研究了2A12/TC4偶合体系腐蚀机制以及腐蚀产物对腐蚀进程的影响。采用中性盐雾试验、腐蚀形貌观测、产物分析以及电化学测试等方法研究腐蚀产物对2A12/TC4偶合体系腐蚀进程的影响。搭建薄液膜环境下材料电化学测试平台,测量了500μm NaCl液膜下2A12铝合金、TC4钛合金的极化曲线,建立了腐蚀产物影响下的双金属电偶腐蚀模型,分析比对了偶合体系下电解质电位、电流密度、腐蚀深度以及腐蚀产物孔隙率等关键参数。由于腐蚀产物的阻碍作用,2A12铝合金腐蚀速率由1.99 mm/a降低至0.97 mm/a,腐蚀电流密度由2.01×10^(-5)A/cm^(2)降低至1.17×10^(-5)A/cm^(2),耐蚀性逐渐提高。生成的Al_(2)O_(3)、AlOOH及Al(OH)3等产物使结构逐渐致密,有效阻碍了腐蚀介质与基体的接触及带电粒子的扩散行为,因而腐蚀进程逐渐减缓。由构建的腐蚀产物影响下电偶腐蚀模型可知,在腐蚀过程中,腐蚀产物的孔隙率由0.8逐渐降低至0.2,极大地阻碍了离子的扩散和迁移过程,使得电化学腐蚀效应减弱。由试验及模拟的腐蚀深度值对比可知,试验值均落在模拟结果的10%误差范围内。

关键词：电偶腐蚀腐蚀仿真盐雾环境腐蚀行为

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飞机结构常见腐蚀形式仿真研究进展

航空学报 2021年第5期42卷 88-105页

作者：黄海亮陈跃良张柱柱张勇卞贵学王晨光海军航空大学青岛校区青岛266041 91206部队青岛266109

当前军用飞机环境适应性考核一般采用外场暴晒和实验室加速两种手段进行,但当结构设计发生改变时,往往需要重新进行考核试验,耗时耗力。腐蚀仿真运用有限元或边界元的数学手段,以电化学基础理论为依据能够在较短的时间内准确的预测腐蚀... 详细信息

当前军用飞机环境适应性考核一般采用外场暴晒和实验室加速两种手段进行,但当结构设计发生改变时,往往需要重新进行考核试验,耗时耗力。腐蚀仿真运用有限元或边界元的数学手段,以电化学基础理论为依据能够在较短的时间内准确的预测腐蚀结果,得到了国内外研究学者的青睐并在欧美等发达国家部分领域已经开始得到应用。首先重点分析了飞机常见腐蚀形式的国内外仿真研究现状,包括电偶腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀以及应力作用下的腐蚀,在此基础上,对腐蚀仿真的基础理论进行了总结概述,针对目前较为成熟的腐蚀仿真商业软件进行了优缺点对比,最后提出了动界面追踪、多尺度多物理场腐蚀仿真模拟、腐蚀仿真规范化以及航空领域工程应用4个腐蚀仿真目前研究的难点,期望可以为腐蚀仿真的进一步探究提供方向性参考。

关键词：腐蚀仿真 Nernst-Planck 有限元边界元动界面

基于电偶腐蚀仿真的铝/钛合金在不同浓度酸性NaCl溶液中与水介质中的当量折算系数

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材料导报 2019年第16期33卷 2746-2752页

作者：卞贵学陈跃良张勇王安东王哲夫海军航空大学青岛校区

以飞机常用材料2A12铝合金和TA15钛合金为研究对象,对两种材料在不同NaCl浓度和不同pH值溶液中的极化曲线和电偶电流进行测量,探究了铝/钛合金在不同NaCl浓度和不同pH值溶液中发生电偶腐蚀时与水介质的当量折算关系。将极化曲线作为边... 详细信息

以飞机常用材料2A12铝合金和TA15钛合金为研究对象,对两种材料在不同NaCl浓度和不同pH值溶液中的极化曲线和电偶电流进行测量,探究了铝/钛合金在不同NaCl浓度和不同pH值溶液中发生电偶腐蚀时与水介质的当量折算关系。将极化曲线作为边界条件建立电偶腐蚀预测模型,通过该模型计算得到两种金属材料在不同NaCl浓度和不同pH值溶液中的电偶电流并与电化学试验测量结果进行对比分析。结果表明,铝合金的自腐蚀电位主要受溶液中NaCl浓度的影响,溶液pH值的大小对自腐蚀电位的影响不大,但对自腐蚀电流密度影响较为显著。不同NaCl浓度和不同pH值溶液中的模型仿真结果与电化学试验结果相吻合,通过模型计算得到了不同NaCl浓度和不同pH值溶液中2A12-T4铝合金和TA15钛合金发生电偶腐蚀时与水介质中的折算系数。

关键词： 2A12铝合金 NaCl溶液腐蚀仿真电偶腐蚀当量折算

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多电极偶接对金属大气腐蚀影响的试验与仿真

航空学报 2018年第6期39卷 205-215页

作者：陈跃良黄海亮卞贵学张勇王晨光王安东海军航空大学青岛校区青岛266041

搭建薄液膜厚度测量与控制装置,采用微距参比电极后置法组建三电极体系,测量了厚度为100μm的3.5wt%NaCl液膜下2A12铝合金、TC18钛合金和30CrMnSiNi2A高强钢的极化曲线和耦合体系的电偶电流;建立了基于薄壳电流分布的Comsol腐蚀仿真模型... 详细信息

搭建薄液膜厚度测量与控制装置,采用微距参比电极后置法组建三电极体系,测量了厚度为100μm的3.5wt%NaCl液膜下2A12铝合金、TC18钛合金和30CrMnSiNi2A高强钢的极化曲线和耦合体系的电偶电流;建立了基于薄壳电流分布的Comsol腐蚀仿真模型,得到了100μm液膜下电极电位分布和电流密度分布图,通过对电极表面进行局部电流面积分计算得到了其电偶电流,对不同电极进行了面积的参数化扫描,讨论分析了不同面积比对于电偶电流的影响。结果表明:利用仿真模型得到的电偶电流值与试验值吻合较好,在2A12/30CrMnSiNi2A/TC18多电极体系中2A12充当阳极,TC18/30CrMnSiNi2A充当阴极,且阴阳极极性不随面积比的变化而发生转变,电偶电流主要集中在30CrMnSiNi2A与2A12之间,电偶电流与TC18面积呈线性关系,其对数与2A12和30CrMnSiNi2A面积的对数之间呈线性关系。利用建立的仿真模型对模拟搭接件大气腐蚀进行了仿真研究,仿真发现垫圈、2A12与30CrMnSiNi2A偶接接缝处及2A12与TC18偶接铆钉处电流密度分布更为集中,易发生腐蚀,与暴晒试验结果相符,说明该仿真模型对于多电极偶接的腐蚀分布具有很好的预测作用。

关键词：薄液膜多电极体系腐蚀仿真参数化扫描薄壳电流分布电偶腐蚀

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飞机用钛-钢搭接件腐蚀仿真预测与验证研究

表面技术 2018年第10期47卷 172-179页

作者：卞贵学陈跃良黄海亮张勇王安东张柱柱吴省均海军航空大学青岛校区山东青岛266041

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... 详细信息

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。

关键词：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

轨道交通交流干扰作用下的埋地油气管线腐蚀仿真模型

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轨道交通交流干扰作用下的埋地油气管线腐蚀仿真模型

第十二届全国腐蚀与防护大会

作者：王承涛申冠一中国矿业大学机电工程学院

随着电气化铁路和城市轨道交通在我国的不断发展,交流供电的轨道交通系统正逐渐涌现为一种公共交通支柱形式。在交流轨道交通系统运营过程中,交流杂散电流因轨道对地绝缘性能的下降而逐渐泄漏至周边大地环境,会对金属管线、钢筋混凝土... 详细信息

随着电气化铁路和城市轨道交通在我国的不断发展,交流供电的轨道交通系统正逐渐涌现为一种公共交通支柱形式。在交流轨道交通系统运营过程中,交流杂散电流因轨道对地绝缘性能的下降而逐渐泄漏至周边大地环境,会对金属管线、钢筋混凝土等埋地金属基建结构造成不可忽视的交流腐蚀作用。对于埋地金属管线来说,其遭受交流腐蚀干扰的现象尤为显著,诸多现场管-地电位测试和管线开挖结果已经证实了交流腐蚀的剧烈作用。深入认识并有效解决埋地金属管线的交流腐蚀现象,已经成为保障我国城市轨道交通系统和油气管线输运系统所必须解决的关键问题。随着国内外学者对交流腐蚀的不断研究,数值模拟提供了另外一种有效途径。本文针对交流供电轨道交通系统对埋地金属管线的杂散电流腐蚀作用,基于COMSOL Multiphysics数值仿真平台,构建了基于多物理场耦合的埋地金属管线交流腐蚀数值仿真模型,考虑了交流机车在运行过程中导致的动态交流杂散电流分布对埋地金属管线腐蚀的作用效果,分析了埋地深度、铺设角度机车位置和牵引电流等参数对埋地金属管线表面电流密度分布的影响。仿真结果证明了该多物理场耦合的有限元仿真模型在模拟交流杂散电流腐蚀过程的可行性和有效性,同时发现:金属管线埋地深度减少会导致交流杂散电流腐蚀风险的升高;埋地金属管线与机车行驶方向间的夹角对于阴极和阳极区域的分布有不可忽视的影响;交流牵引系统中机车位置和交流牵引电流幅值对周围埋地金属管线腐蚀影响较大;交流牵引电流幅值越大,埋地金属管道的腐蚀风险越大。

关键词：交流杂散电流埋地金属管线交流腐蚀交流牵引系统腐蚀仿真

来源： cnki会议评论

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某型飞机结构件局部腐蚀仿真与试验验证

腐蚀与防护 2019年第7期40卷 523-529页

作者：张泰峰张勇黄海亮卞贵学海军航空大学青岛校区

采用7050铝合金、QAl10-4-4铜合金及Aermet100结构钢制作了某飞机结构模拟件,测试了三种材料的极化曲线,并以7050/QAl10-4-4/Aermet100极化曲线的插值函数作为边界条件构建了基于二次电流分布的Comsol有限元仿真模型,计算得到了三种金... 详细信息

采用7050铝合金、QAl10-4-4铜合金及Aermet100结构钢制作了某飞机结构模拟件,测试了三种材料的极化曲线,并以7050/QAl10-4-4/Aermet100极化曲线的插值函数作为边界条件构建了基于二次电流分布的Comsol有限元仿真模型,计算得到了三种金属两两耦接的电偶电流及耦合电位值,并与试验结果进行对照来调试模型,将调试好的模型应用于某型飞机结构件模拟件。结果表明:该模型能够较好地反映腐蚀发生的位置及腐蚀发生的先后顺序,可以为复杂结构件乃至整机的腐蚀仿真预测奠定基础。

关键词：腐蚀仿真飞机腐蚀 Comsol有限元仿真模型二次电流分布耦合电位电偶电流

轴向应变埋地燃气管道直流杂散电流腐蚀影响规律仿真分析

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城市燃气 2022年第3期565卷 9-19页

作者：伏喜斌黄启斌杨阳闫福磊厦门市特种设备检验检测院集美大学轮机工程学院厦门市海洋腐蚀与智能防护材料重点实验室(集美大学)

本文采用数值模拟方法,对直流杂散电流和应力场耦合条件下埋地燃气管道涂层破损处的腐蚀电流密度分布规律进行研究。研究发现,应变水平、杂散电流大小、涂层缺陷大小和土壤电导率对燃气管线涂层破损处局部电流密度分布存在影响。其中,... 详细信息

本文采用数值模拟方法,对直流杂散电流和应力场耦合条件下埋地燃气管道涂层破损处的腐蚀电流密度分布规律进行研究。研究发现,应变水平、杂散电流大小、涂层缺陷大小和土壤电导率对燃气管线涂层破损处局部电流密度分布存在影响。其中,应变水平引起缺陷中心应力集中区发生塑性形变时,缺陷处局部电流密度分布呈现中间高两侧低的不均匀性;缺陷中心处电流密度随杂散电流和土壤电导率变大而增大,随涂层缺陷变大而减小。埋地燃气管道涂层破损处在杂散电流和应力耦合作用下,由于阳极电流密度集中,破损处中心位置极易发生局部腐蚀穿孔。

关键词：燃气管道应变杂散电流腐蚀仿真

航空电连接器海洋环境加速试验与腐蚀仿真研究

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装备环境工程 2021年第11期18卷 18-27页

作者：刘琦郁大照王琳许振晓程贤斌海军航空大学航空基础学院山东烟台264000 92279部队山东烟台264000

目的通过加速试验和有限元仿真,研究航空电连接器在南海岛礁服役条件下的失效行为和腐蚀机理。方法根据典型航空装备南海服役环境数据,设计海洋环境加速腐蚀试验环境谱,基于此环境谱开展航空电连接器在实验室加速试验条件下的外观腐蚀... 详细信息

目的通过加速试验和有限元仿真,研究航空电连接器在南海岛礁服役条件下的失效行为和腐蚀机理。方法根据典型航空装备南海服役环境数据,设计海洋环境加速腐蚀试验环境谱,基于此环境谱开展航空电连接器在实验室加速试验条件下的外观腐蚀、接触电阻、绝缘电阻和耐压强度的变化行为和机理研究。重点分析接触电阻变化原因,并基于水平集方法,建立插针插孔结合处的COMSOL有限元腐蚀仿真模型,模拟和验证接触件的腐蚀行为和机理。结果3种规格的电连接器均发生壳体腐蚀,但程度不同,其中不锈钢壳体电连接器壳体腐蚀最轻,但壳体内部金属卡圈腐蚀最严重,其接触电阻波动最大。所有电连接器的耐压强度和绝缘电阻均有明显减小。结论导致接触电阻增加的直接原因是插针和插孔结合处的毛细区内发生了严重腐蚀。有限元模型复现了腐蚀界面发展和腐蚀产物沉积过程。

关键词：电连接器海洋环境加速试验腐蚀仿真接触电阻 COMSOL