2B06及7B04腐蚀损伤规律研究

张丹峰，戚佳睿，李艳丽，范 兴

（海军航空工程学院青岛校区，青岛 266041）

2B06及7B04腐蚀损伤规律研究

张丹峰，戚佳睿，李艳丽，范 兴

（海军航空工程学院青岛校区，青岛 266041）

现役飞机的铝合金结构腐蚀问题很普遍，尤其是在海洋服役环境下。采用当量加速腐蚀试验的方法模拟飞机服役环境对2B06和7B04两种新型铝合金材料进行加速腐蚀试验，检测这两种型号铝合金材料不同腐蚀年限的腐蚀损伤数据，并分别对这些腐蚀数据进行统计分析，得到2B06和7B04两种新型材料的腐蚀损伤规律，为飞机结构的腐蚀损伤修理及现役飞机的剩余寿命 评定提供数据及理论基础。

2B06；7B04；统计分析；腐蚀损伤规律

引言

现役飞机结构主体材料中，高强铝合金的比重占百分之七十以上。像2B06、7B04这些新型铝合金材料在新型飞机上的应用也日益广泛。铝合金是飞机结构中易腐蚀的材料。在腐蚀环境条件下服役的飞机，随着飞机使用年限的增加，铝合金型材发生腐蚀的现象很普遍。结构发生腐蚀，对飞机的结构完整性和使用安全性影响严重[1]。

本文采用当量加速腐蚀试验的方法模拟飞机的服役环境进行当量加速腐蚀试验，以新型航空铝合金材料2B06、7B04为研究对象进行试验研究，分别进行0～10当量年的加速腐蚀试验，采用三维显微镜对腐蚀损伤进行观察和检测；通过多个腐蚀形态参数对腐蚀损伤形态进行分析，得到2B06、7B04两种铝合金的腐蚀损伤规律，为飞机不同型号铝合金的腐蚀损伤修理及飞机剩余寿命评定奠定数据基础。

1 当量加速腐蚀试验

1.1 试验件

试验材料为两种：7B04铝合金试验件，外形如图1所示；2B06铝合金试验件，外形如图2所示。

表1、表2分别给出了2B06及7B04铝合金的成分组成。

1.2 当量加速腐蚀试验

根据编制的某机场环境谱，制定铝合金材料的加速谱[2]。分别对两种试验件进行0～10 a的加速腐蚀试验。采用三维显微镜分别测得腐蚀孔的深度D、宽度2a、截面积A。

图1 7B04铝合金模拟试件图（单位：mm）

图2 2B06铝合金模拟试件图（单位：mm）

表1 2B06铝合金化学成分（%）

2 腐蚀损伤数据统计分析

对每组腐蚀试件测得腐蚀损伤形态参数，包括腐蚀深度、宽度、蚀孔截面积，分析其分布特征和变化规律。假设腐蚀损伤服从正态分布、Gumbel（I型极大值）分布和Weibull分布和对数正态分布进行对比分析，确定最佳分布形式。

通过统计分析计算，发现2B06试验件腐蚀深度的最佳分布形式为Gumbel（I型极大值），腐蚀宽度及蚀孔截面积的最佳分布形式均为对数正态分布；7B04试验件腐蚀深度、腐蚀宽度及蚀孔截面积的最佳分布形式均为对数正态分布。

3 腐蚀损伤变化规律

腐蚀损伤变化规律指的是腐蚀量随时间的变化规律，可以用多种函数形式描述[3]。根据腐蚀数据可以看出铝合金的腐蚀深度、宽度和截面积的均值都随着腐蚀时间增加而增加，规律比较明显。本文以腐蚀深度D为例用幂函数式D=atb来描述两种不同铝合金材料的腐蚀损伤形态参数的变化规律。

3.1 2B06铝合金腐蚀损伤变化规律

腐蚀深度D随时间t的变化规律可以用如下幂函数描述[4,5]：

式（1）中，a，b为拟合系数。

将式（1）的幂函数两边取对数得到下式：

式（2）中，Y=lgD，X=lgt为拟合系数。根据测量的试验数据进行线性回归，得到拟合系数如下：

拟合的相关系数R为0.978，式（1）变化为：

3.2 7B04铝合金腐蚀损伤变化规律

采用同样的方法可得到7B04铝合金的腐蚀深度D随时间的变化规律：

5 结束语

本文针对2B06及7B04铝合金材料进行腐蚀试验研究，采用腐蚀坑深度、宽度、截面积三个参数对腐蚀损伤形态进行描述，用统计学的方法分析了两种新型铝合金材料的腐蚀形态参数随腐蚀时间的变化规律。这些数据对服役飞机的铝合金结构腐蚀损伤修理提供依据，也为估算飞机剩余寿命奠定数据及理论基础。

[1]Simpson D L, Brooks C L. Tailoring the structural integrity process to meet the challenges of aging aircraft [J], International Journal of Fatigue, 1999, (21)：S1～S14.

[2] 张丹峰．飞机结构铝合金腐蚀及疲劳全寿命评定技术研究 [D]．青岛：海军航空工程学院,2011.

[3] 曹楚南．腐蚀试验数据的统计分析[M]．北京：化学工业出版社, 1988.

[4] Sheikh A K, Booh J K, Hansen D A. Statistical modeling of pitting corrosion and pipeline reliability[J] . Corrosion, 1990, 46 (3)：190-197.

[5] 李玉海,贺小帆,陈群志. 铝合金试件腐蚀深度分布特性及变化规律研究[J].北京航空航天大学学报, 2002,28(1)：98-101.

张丹峰，女，博士，副教授，工作单位海军航空工程学院青岛校区，主要研究方向为腐蚀环境下飞机结构寿命评估及可靠性。

Study on Corrosion Damage Rule for Aluminum Alloy 2B06 and 7B04

ZHANG Dan-feng, QI Jia-rui, LI Yan-li, FAN Xing
( Qingdao Branch of Naval Aeronautical Engineering Academy, Qingdao 266041)

It’s very widespread that the aluminum alloy aircraft structure suffers the corrosion damage under the marine environment particularly. The equivalent accelerated corrosion test of the new aluminum alloy 2B06 and 7B04 was carried out. Corrosion damage was inspected and measured through microscope. The rule of the corrosion damage can be obtained by statistical analysis, and it can provide data and theoretical basis for the corrosion damage repair and the calendar life evaluation.

2B06; 7B04; statistical analysis; corrosion damage rule

V 252.2

A

1004-7204（2015）04-0023-03