《飞机结构腐蚀与防护》课件-飞机结构腐蚀原因

飞机结构腐蚀原因飞机结构腐蚀与防护引入请同学们思考，该飞机为什么会发生腐蚀呢？我们先看一个飞行事故案例1988年，阿罗哈航空公司一架机龄19年的飞机在毛伊岛附近24,000英尺高空突然失去一部分上机身蒙皮，造成多人受伤和一人死亡。调查结论指出事故是由于缝隙腐蚀加剧金属疲劳所致。该飞机在沿海环境中运行，暴露在盐分和潮湿环境中。/CONTENTS目录材料腐蚀概念01腐蚀危害及原因02材料腐蚀概念PART01例如，通过棕黄色的“铁锈”（化学式为FeO(OH)或Fe₂O₃·H₂O）和“铜绿”（化学式为CuSO₄·3Cu(OH)₂），人们分别认识到铁和铜的腐蚀现象。一、材料腐蚀概念（一）腐蚀现象一、材料腐蚀概念（一）腐蚀现象金属在自然界中往往以金属化合物的形态呈现。而腐蚀，本质上是一种金属逐渐回归其自然状态的过程。举例来说，铁在自然界中通常以赤铁矿石的形态存在，其主要构成成分为Fe2O3。与此同时，铁在腐蚀过程中所形成的产物——铁锈，其主要成分同样是Fe2O3。由此可见，铁的腐蚀过程实际上是其逐渐回归至自然状态——即矿石状态的过程。一、材料腐蚀概念（二）腐蚀概念艾文思认为：“金属腐蚀是金属从元素态转变为化合态的化学变化及电化学变化”。此外，《辞海》汇集了“腐蚀”在物质、医学及人的品质三方面的含义，可以相互借鉴：“在医学方面，由某些化学物质或药物引起的组织破坏现象，也称为腐蚀”。“比喻坏的思想、环境使人逐渐蜕变堕落的恶影响”，叫做腐蚀。“物质的表面因发生化学或电化学反应而受到破坏的现象”，叫做腐蚀。一、材料腐蚀概念（二）腐蚀概念采用环境与系统的作用来定义现象，则为：“物质（或材料）的腐蚀是物质（或材料）受环境介质的化学或电化学作用而被破坏的现象”。如果此物质为金属，那么此现象即为金属腐蚀；若环境介质为非电解质，例如汽油、苯、润滑油等，则可能发生化学变化；若环境介质为电解质，如各类水溶液或固体电解质等，则可发生电化学变化。一、材料腐蚀概念（二）腐蚀概念其他观点，则为：“材料的腐蚀指的是材料在环境介质的化学、电化学和物理作用下发生的破坏现象。”例如，耐火砖受到熔化金属的腐蚀，水分子在高温条件下能够侵入石英或硅酸盐材料并导致其变质，这都属于非金属材料的腐蚀范畴。然而，对于那些纯粹由物理作用引起的材料变质或破坏，如熔化、蒸发、断裂、磨损等，应被归类为其他的材料失效方式，而不应将“腐蚀”的概念过度泛化。一、材料腐蚀概念（二）腐蚀概念广泛理解和接受的材料腐蚀定义是：“材料腐蚀是材料受环境介质的化学作用而破坏的现象”。一、材料腐蚀概念（三）非金属材料腐蚀非金属材料在外界环境因素的作用下，所面临的损伤和破坏过程依然沿用“腐蚀”这一术语进行描述，但其内涵已经有所不同。具体来说，非金属材料的腐蚀，指的是在非金属材料的内部和外部因素共同作用下，其物理性能和力学性能逐步劣化，最终失去实用价值的一种现象。这种现象也被称作老化。是指非金属材料的化学结构、聚集态结构及配方条件等。内因一、材料腐蚀概念（三）非金属材料腐蚀是指物理因素（如光、热、辐射、机械作用力等）、化学因素（如氧、水、酸、碱等）和生物因素（如微生物、海洋生物等）。外因一、材料腐蚀概念（四）非金属材料的腐蚀（老化）主要表现外观变化出现污渍、斑点、银纹、裂缝、粉化及光泽、颜色的变化。物理性能变化溶解性、溶胀性、流变性能，以及耐寒、耐热、透水、透气等性能的变化。力学性能变化抗张强度、弯曲强度、抗冲击强度等的变化。电性能变化绝缘电阻、电击穿强度、介电常数等的变化。腐蚀危害及原因PART02二、腐蚀危害及原因（一）腐蚀危害腐蚀对飞机结构的危害是多方面的，包括结构弱化、结构破裂、使用寿命减少、性能下降、影响航空安全、维修成本增加以及航空公司声誉受损。二、腐蚀危害及原因（一）腐蚀危害腐蚀会削弱飞机结构的强度和刚度，增加结构性故障的风险，甚至导致飞机失事。腐蚀还会缩短飞机结构的使用寿命，增加维护成本和频率。腐蚀会影响飞机的气动性能和机动性能，导致飞机性能下降，影响其安全性和飞行效率。腐蚀损伤可能在飞行中突然发生，危及乘客和机组人员的生命安全。修复由腐蚀引起的损伤需要耗费大量时间和资源，增加了维修和维护成本。若腐蚀引发的事故导致人员伤亡或财产损失，将对航空公司的声誉造成严重影响。对腐蚀进行有效的监测、预防和修复至关重要，以确保飞机的安全运行和长期可靠性。二、腐蚀危害及原因（二）腐蚀根本原因在于其热力学的不稳定性，即金属本身与其某些化合物（如氧化物、氢氧化物、盐等）原子相比处于自由能较高的状态，这种倾向在条件（动力学因素）具备时，就会发生金属单质向化合物的转化，即发生腐蚀。在环境因素的作用下，金属具有从零价态的原子自发地变为正价态离子的倾向，这个过程正是冶炼的逆过程。自然界中的金属（除少数金属外）大都以正价态的离子存在于矿石中，这是金属的热力学稳定状态。金属受腐蚀后会蜕变为与其矿石有相似构成的氢化物氢氧化物等相应的盐类。金属腐蚀的根本原因二、腐蚀危害及原因（二）腐蚀根本原因腐蚀过程可以用热力学术语表达，即在一般大气条件下，单质状态的金属它的化合态具有更高的能量，金属具有从高能量、不稳定状态自发释放到低能量、稳定状态的倾向。冶炼过程正好与腐蚀过程相反。金属化合物通过冶炼还原出金属的过程大多是吸热过程，这是因为从能量低状态到高状态需要供给大量的热能。金属冶炼过程中消耗的能量，有一部分转化为金属单质的化学势能，为腐蚀过程提供了推动力。/SUMMARY小结本节课