浅谈航空金属材料的腐蚀问题及防护措施

吴梓寒

摘要：本文阐述了航空金属材料的化学腐蚀、高温腐蚀、电化学腐蚀和应力腐蚀等腐蚀类型，分析了航空金属材料发生腐蚀的原因，并从选择耐腐材料、注重密封保护、采用新材料及新技术和构建防腐体系等方面，探讨了航空金属材料腐蚀的防护措施，希望可以为延长航空金属材料使用寿命，保证航空安全提供借鉴。

关键词：航空金属材料  腐蚀  防护

随着我国经济的飞速发展，航空航天领域也焕发了蓬勃的生机，航空金属材料作为飞行器的组成部分，在保障航空安全方面的重要性不言而喻。但是，在长期使用过程中，航空金属材料不可避免会受到腐蚀问题的干扰，这对人民的生命财产安全带来了极大隐患。因此，做好航空金属材料腐蚀的防护工作就显得尤为重要。

一、航空金属材料腐蚀的类型

1.化学腐蚀。这种腐蚀主要是航空金属材料在环境中与其他介质直接发生氧化还原反应，从而影响航空金属材料质量，尤其是化学性质比较活泼的金属材料，化学腐蚀的影响最为显著。比如航空飞行器的燃气导管材料，长期使用后就容易发生化学腐蚀，从而影响其正常使用。

2.高温腐蚀。这种腐蚀主要发生在航空飞行器的发动机部分。发动机需要满足油耗低、高运转率、推力大和使用年限长等要求，所以控制好发动机涡轮进口的燃气温度就非常关键。但是在发动机涡轮叶片高速运转时，会与空气发生剧烈摩擦，产生的高温就容易造成金属材料的腐蚀，影响发动机的运转，进而造成飞行器的安全隐患。

3.电化学腐蚀。这种腐蚀主要是飞行器在飞行过程中，因昼夜温差或者高度变化，表层会凝结水汽，而水汽中的C02和S02等气体，会与航空金属材料构成原电池，从而发生化学反应，造成金属材料的腐蚀。如果不对腐蚀部位及时进行处理，一旦蔓延就会影响飞行器安全性能。

4.应力腐蚀。这种腐蚀主要是飞行器受到重力影响而产生的腐蚀现象，其多发生在飞行器的起落架、厨房及厕所管道等部位。起落架的航空材料主要是合金材料，在飞行器起飞与降落时，会因压力负荷变化而造成应力腐蚀。飞行器的厨房及管道厕所部位需要经常清洗，所以聚集的湿气比较多，再经过受力拉伸，就会在飞行器的金属材料表面形成许多鼓包，造成和加重金属材料的腐蚀问题。

二、航空金属材料发生腐蚀原因

从航空金属材料出现的腐蚀类型上可以看出，其发生腐蚀的原因多与外部环境有关。无论是化学腐蚀和电化学腐蚀，还是高温腐蚀及应力腐蚀，环境因素的影响都不容忽视。除了这些客观因素外，航空金属材料发生腐蚀的原因主要为以下几点：

1.保存不当。化学腐蚀也好，电化学腐蚀也好，其本质都是航空金属材料在环境中与其他介质直接或者间接发生氧化还原反应，从而造成航空金属材料出现腐蚀。因此，航空金属材料的保存尤为重要。但是有时候管理人员对金属材料的保存不够重视，在搬运过程中没有做好防护措施，比如没有佩戴手套等，这样就造成航空金属材料与手上的汗液直接接触，从而发生氧化还原反应，进而腐蚀金属材料。

2.储存环境差。从腐蚀类型中可以看出，水汽是造成航空金属材料腐蚀的一大“杀手”，所以航空金属材料必须存放在干燥的环境中。如果存放的环境中空气湿度比较高，也容易造成航空金属材料的腐蚀，缩短航空金属材料的保存时间及使用寿命。

3.外包装出现破损。在航空金属材料的存储过程中，管理人员没有结合不同金属材料特性，做好金属材料的外包装工作，或者在金属材料的搬运过程中，没有做好防护工作，使得金属材料的外包装出现破损，这样都会导致材料直接与水汽、空气直接接触，进而发生腐蚀。

三、航空金属材料腐蚀的防护措施

结合航空金属材料的腐蚀类型及发生腐蚀的原因，可以采取如下措施，做好航空金属材料的防护工作。

1.选择耐腐材料。耐腐材料是解决航空金属材料腐蚀最根本的途径。在航空金属材料制造过程中，通过选择耐腐材料来避免出現的腐蚀问题，比如可以选择不锈钢作为航空金属材料，并在其表面添加防护涂层，使其表面光洁，不易附着水汽或者油污，从而提高航空金属材料的防腐性能。同时，加强金属材料在不同湿度和温度条件下发生化学反应的研究工作，了解不同金属材料在各种环境条件下的自然腐蚀情况，并将实验的结果作为选择航空金属材料的主要依据，这样既可以提高航空金属材料的防腐性能，又可以对航空金属材料采取针对性的防护措施，降低其发生腐蚀的几率。

2.注重密封保护。从航空金属材料腐蚀的类型来看，密封保护可以有效防止航空金属材料出现腐蚀。首先，在进行航空金属材料运输及储存时，需要保证其周围空气干燥，湿度较低，这样可以有效避免金属材料发生化学腐蚀及电化学腐蚀。其次，做好航空金属材料储存环境的通风工作，或者适当提高储存空间的温度，减少空气中水汽密度，确保金属材料表面干燥，不易附着水汽，从而降低金属材料的腐蚀几率。最后，结合不同金属材料的性能，选择针对性的密封防护措施。比如对某些特殊航空金属材料，可以采取油封或者真空封存的方式，将其与空气彻底隔绝开，从根本上杜绝航空金属材料与水分和空气接触的可能性，从而实现防腐的目的。

3.采用新材料及新技术。针对航空金属材料出现的高温腐蚀，可以采取三方面的防护措施：首先，加快耐高温材料的研发及测试工作。目前航空飞行器使用的耐高温材料主要是镍基超合金，其抗高温极限约为1100℃左右。经过科研发现，铌基硅化物的抗高温极限约为1600℃，而且可以保持低温损伤与高温运转之间的相互平衡。因此，在制造航空飞行器发动机的涡轮叶片时，可以采用铌基硅化物作为原材料，从而有效减少航空金属材料出现的高温腐蚀问题。其次，为了避免航空金属材料发生的高温腐蚀问题，可以采用涂层保护的方法，如在航空飞行器发动机涡轮叶片上面喷涂等离子或者硅化物等，这样既可以降低经济成本，又可以解决航空金属材料腐蚀问题。同时，随着科学研究力度的加大，许多新技术也已经投入使用，如航空飞行器发动机已经投入使用了专用的涂层浆料，这样会进一步延长航空飞行器发动机的使用寿命，将可能发生腐蚀问题的几率降到最低。最后，针对航空金属材料出现的应力腐蚀问题，科研单位需要对制造航空飞行器的各种金属材料进行力学分析及检测，完善其各项性能指标，明确划分出不同金属材料在抗压性、弹性和塑性等力学特性，并采用拉伸试验方式对航空金属材料各项力学性能进行验证，根据验证结果确定航空飞行器容易出现应力腐蚀的部位及敏感区域，从而针对性地对这些部位及区域采取防腐措施，提高航空金属材料防腐的有效性。

4.构建防腐体系。为了避免出现人为操作失误造成的航空金属材料腐蚀问题，管理单位需要建立健全各项管理制度，构建完善的防腐管理体系。具体措施如下：首先，做好管理人员的培训工作，提高管理人员的责任心，端正工作态度，重视航空金属材料的仿佛工作，熟悉不同航空金属材料的性能及防腐要求，严格按照规章流程对各种航空金属材料进行存储和转运，在工作中做到细致认真，避免航空金属材料的包装发生磕碰情况，以免因此出现金属材料的腐蚀问题。其次，针对航空飞行器不同部位金属材料，对其防腐性能及环境要求做出详细的说明及注解，并以此为依据编制科学完善的防腐手册，对航空飞行器不同部位金属材料，以及不同环境下需要采取的防腐维修及养护措施进行明确规定，这样既有利于保证航空金属材料在其使用年限内的性能稳定性，又可以在发现腐蚀问题后及时进行处理，将腐蚀造成的危害降至最低。最后，管理单位需要构建完善的防腐规章制度，以及投入资金搭建航空金属材料各项数据资料的平台，投入人力组建专业性强的技术研发团队，对航空飞行器进行定期的防腐检查，并将检查结果的各项数据录入到资料平台，作为以后防腐的参考，从而进一步提高航空金属材料防腐的专业性。

四、结束语

总之，我国航空金属材料的腐蚀问题已经比较严重，不仅使得航空飞行器的运营成本一直居高不下，而且给人民生命财产安全带来了隐患，更在一定程度上也制约了我国航空航天领域的进一步发展。因此，做好航空金属材料的防腐工作刻不容缓。只有了解航空金属材料出现化学腐蚀、电化学腐蚀、高温腐蚀和应力腐蚀等腐蚀类型，找到保存不当、储存环境差和外包装出现破损等发生腐蚀的原因，采取选择耐腐材料、注重密封保护、选择新技术和新材料及构建防腐体系等措施，才能切实解决航空金属材料的腐蚀问题，降低其发生腐蚀的几率，真正保障人民生命财产安全，推动航空航天事业的进一步发展。

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