飞机结构与机械系统课件 腐蚀与防腐(1)2-11

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飞机结构与系统123M3.2.4腐蚀和防腐(1)1．腐蚀的基本原理2．腐蚀类型及其识别课时：2学时举例：1983年一架F-18飞机由于不锈钢油管接头发生晶间腐蚀，造成飞机坠毁。1981年一架波音737飞机因机身腐蚀引起结构破坏导致机毁人亡，1999年一架波音747飞机因发动机涡轮盘腐蚀引起断裂导致机毁人亡。飞机上的结构件为什么会腐蚀？1、空气中的粉尘、冰晶等对飞机表面产生撞击、冲刷等作用，破坏飞机表面的保护层2、小飞机飞的高度比较低，因此受天气影响比较大；大飞机飞行的高度一般在平流层底部，会遇到冰粒、雨水等3、飞行性能的提高，采用大量的新工艺新材料4、火山灰，对飞机表面产生撞击和冲刷等作用，会沉积在飞机表面，吸收潮汽，加重腐蚀M3.2.4腐蚀和防腐金属和它所处的环境介质之间发生化学、电化学或物理作用，引起金属的变质和破坏称为金属腐蚀。金属腐蚀会使金属表面锈蚀、粗糙、侵蚀或形成蚀坑，并且会侵蚀到表面保护层的里面，不同金属层之间和金属晶体边界处，破坏金属内部晶体结构，使金属丧失原有的物理性能和机械性能，降低结构的承载能力，造成结构破坏，带来极其严重的后果。M3.2.4.1.1什么是金属腐蚀

M3.2.4.1腐蚀的基本原理M3.2.4.1.2腐蚀的原理

金属腐蚀按其腐蚀的原理可以分为化学腐蚀和电化学腐蚀.化学腐蚀是指金属表面和介质发生纯化学反应而引起的损坏。反应过程的特点是金属表面的原子与介质中的氧化剂直接发生氧化还原反应，生成腐蚀产物。在腐蚀过程中没有电流产生。金属的化学腐蚀主要是指金属的高温氧化。在高温条件下，金属与周围气态介质发生化学反应而遭到破坏的过程，称为高温氧化。比如飞机发动机燃烧室的火焰筒，在高温燃气中的烧蚀就属于高温氧化。

M3.2.4.1腐蚀的基本原理

金属在电解质溶液中的腐蚀是一种电化学腐蚀过程。在电化学腐蚀过程中，存在着由于电子流过金属而产生的电流。飞机机体金属结构件在潮湿的含有有害物质空气中产生的腐蚀，都属于电化学腐蚀。（1）电化学腐蚀的原理：在腐蚀学里，通常规定电位较低的金属为阳极，电位较高的金属为阴极。电位较低的阳极会失去电子，成为带正电的离子，游离到溶液中去，并生成腐蚀沉淀物，所以，在电化学反应中，阳极金属会逐渐溶解受到腐蚀。（2）电化学腐蚀发生的条件：两种电位不同的金属形成阳极、阴极；存在电解质溶液；在阳极和阴极之间形成电子通路。防止金属产生电化学腐蚀的措施，也就是破坏三个条件中的任何一个，来阻止电化学腐蚀的产生。

M3.2.4.1.2腐蚀的原理7举例：铝合金结构中使用钢螺栓，两者之间又没有进行有效的隔离，在电解液存在的情况下，电位比较低的活泼的金属铝合金将受到腐蚀。M3.2.4.1.2腐蚀的原理影响腐蚀的因素：1)金属类型:电位低的金属被腐蚀；2）金属之间存在电位差；3）阳极和阴极表面(在电化学腐蚀中)；4）

温度5）热处理和纹理方向；6）电解质溶液(硬水、盐水、电池液等)；

7）氧分子和氧原子存在；8）同一电解质的不同浓度的存在；9）微生物的存在；10）腐蚀的金属有应力存在；11）暴露在腐蚀性环境中的时间。M3.2.4.1.2腐蚀的原理M3.2.4.2腐蚀的类型

腐蚀损伤是航空器严重的损伤形式之一，它严重危及着航空器的飞行安全。掌握和分辨腐蚀损伤的形式，对于发现和判断腐蚀损伤并及时采取正确的处理措施来说，是至关重要的。局部腐蚀损伤的类型：氧化腐蚀点腐蚀缝隙腐蚀丝状腐蚀电偶腐蚀晶间腐蚀应力腐蚀微生物腐蚀大气腐蚀……（1）氧化腐蚀

金属与环境中的氧化性介质发生氧化反应，在金属表面形成一层氧化皮，使金属丧失原有的物理性能和力学性能，降低结构的承载能力，造成结构破坏，带来极其严重的后果。（3）采用高温涂层技术。

控制措施：（1）选用耐蚀合金；（2）净化空气；M3.2.4.2腐蚀的类型(2)点腐蚀金属表面局部地区出现腐蚀小孔并向深处发展的现象称为点腐蚀。点腐蚀是破坏性和隐患较大的腐蚀形态之一。它在失重很小的情况下就会导致构件发生穿孔破坏。在承受应力的情况下，会成为应力腐蚀源，诱发构件腐蚀开裂。M3.2.4.2腐蚀的类型点蚀是铝和镁合金材料最常见的一种腐蚀类型。点腐蚀的形态类似于麻点，首先表现为白色粉状沉积物。控制措施：(2)点腐蚀（1）选择耐蚀合金，如钛合金；（2）改善介质条件，降低氯离子含量和介质的温度，增加介质的流速；（3）电化学保护，用阳极抑制点蚀；（4）使用缓蚀剂。M3.2.4.2腐蚀的类型（3）缝隙腐蚀由金属表面或结构上的原因形成的缝隙，其宽度足以使介质进入而又使与腐蚀有关的物质流动困难，从而引起缝内金属腐蚀加速的现象，称为缝隙腐蚀。缝隙腐蚀的原因：裂缝存在高浓度的腐蚀性物质，提供了发生腐蚀的有利条件。在结构中不可避免会出现缝隙，如铆钉头底面、螺母压紧面、法兰盘对接面等。控制措施：消除缝隙，有效方法是使用防腐剂，排除水分，并阻止水分再进入缝隙。M3.2.4.2腐蚀的类型（4）丝状腐蚀金属表面由于涂层渗透水分和空气而引起的腐蚀，腐蚀产物呈细丝状纤维网的样子，这种腐蚀称为丝状腐蚀。飞机结构上，铆钉头部的周围和沿着蒙皮的搭接缝处，常常看到由于丝状腐蚀引起涂层隆起的很多小包。（3）合理选择涂料，采用透水率低的涂料，保证涂层的完整性。控制措施：（1）降低环境中的相对湿度；（2）提高磷化膜质量；M3.2.4.2腐蚀的类型

丝状腐蚀的特征，腐蚀产物就像蠕虫一样的痕迹。当空气的相对湿度达到78~90%，表面微酸时，就会产生丝状体。导致丝状腐蚀的原因：这种特殊类型的腐蚀表现在漆面下细小的蠕虫状的沟槽，这些沟槽会以丝状或线状的方式从紧固件或者对接接头或涂层断裂处向外延伸。（4）丝状腐蚀M3.2.4.2腐蚀的类型（5）晶间腐蚀

金属材料在特定的腐蚀介质中，沿材料晶界发生的一种局部腐蚀。晶间腐蚀的原因：由于划痕或其他损伤，电镀层受损的区域会发生晶间腐蚀。这种腐蚀会在金属表面无任何变化的情况下，使晶粒间失去结合力，金属强度完全丧失，导致构件发生突发性破坏。易发生晶间腐蚀的金属材料有不锈钢、铝合金、含钼的镍基合金。维修：只能更换零件。M3.2.4.2腐蚀的类型发生晶间腐蚀的表面（6）电偶腐蚀两种不同的金属在电解质溶液中接触时，因电位差，电位低的金属遭到腐蚀，电位高的金属得到保护，这种腐蚀叫电偶腐蚀。产生电偶腐蚀的原因：例如在潮湿的环境中，镁与金接触时，镁会很快被腐蚀。铝与镉接触时，铝会被腐蚀得很慢。控制措施：（3）使水分不在接触点积聚和存留；用防腐漆涂覆接触区及其周围。（1）不应把属性相差过大的金属连接在一起；（2）用绝缘材料将两金属隔开；M3.2.4.2腐蚀的类型（7）应力腐蚀

应力腐蚀是指金属材料在特定腐蚀介质和拉应力作用下，发生的脆性断裂。应力可能是由内部或者外部载荷造成的。（4）涂覆保护涂层。控制措施：（1）正确选材；（2）降低或消除应力；（3）控制环境；M3.2.4.2腐蚀的类型托板螺母附近的应力腐蚀（8）微生物腐蚀

燃油箱中发生的微生物腐蚀，聚集在油箱底部的水滴中的微生物分泌的黏液与金属腐蚀产物、杂质等混合形成黏泥式的沉积物，当沉积物聚集在底部会造成浓差电池腐蚀，损坏油箱的金属材料。M3.2.4.2腐蚀的类型（3）每天对燃油箱的污物、水沉淀池进行排放，避免污物和水在底部沉积，滋生微生物腐蚀。控制措施：（8）微生物腐蚀（1）控制燃油中的水分；（2）在燃油中加抑制微生物生长的添加剂；M3.2.4.2腐蚀的类型剥落腐蚀剥落腐蚀是晶间腐蚀的一种高级形式，腐蚀产物在金属表面下的晶界处聚集膨胀，使金属表面隆起。剥落腐蚀主要发生在挤压型材上，后者的晶粒厚度通常比卷状型材的厚度小，有时候也会发生在薄的钣金型材上。腐蚀速率会因为不同电位的金属(如钢紧固件)和腐蚀性的电解液(如盐水)的存在而加速。（9）M3.2.4.2腐蚀的类型

两个承受重载荷的表面，其中至少一个是金属材料，发生接触相互摩擦的结果是产生磨损腐蚀的直接原因。某些摩擦运动可能是非常微小的(在某些情况下只是弹性运动)，但是会破坏保护膜，导致金属表面磨损，有金属微粒脱落。脱落的金属微粒形成磨料，加剧了摩擦效果，金属表面会被不断磨损腐蚀，这种形式的腐蚀最终会导致疲劳开裂。（10）磨损腐蚀控制措施：（1）施加耐磨蚀镀层或使用垫片；（2）使用能吸收润滑剂的带孔材料或网纹镀层；（3）使用低粘度高韧性的油脂润滑；（4）增大载荷；（