目的开展飞机用7B04铝合金缝隙腐蚀仿真研究,理解缝隙腐蚀机理,找出影响缝隙腐蚀的关键因素。方法分析缝隙腐蚀类型,开展缝隙腐蚀试验,建立缝隙腐蚀数学模型,选择合适的边界条件,利用有限元法进行仿真计算。结果缝隙内pH值分布计算结果与试验测量值一致,缝隙口与外部液体/大气连接时,缝隙内溶液分别呈酸性或碱性。缝隙口溶液电势较低,缝隙口附近的铝合金腐蚀较快,含Al腐蚀产物多集中在缝隙口附近。缝隙宽度在0.1~0.3 mm范围内变化不影响铝合金腐蚀速率;缝隙深度增加,缝隙口与底部溶液电势差增大,铝合金腐蚀面积增大,但铝合金最大腐蚀电流密度不变。电位升高,缝隙内铝合金的腐蚀加剧,电位提高10 m V,腐蚀24 h后缝隙内铝合金界面的腐蚀电流密度增加59倍,Al(OH)_2Cl的最大浓度为自然电位下的30倍。结论缝隙腐蚀主要受缝隙外部阴极还原反应影响,电位对铝合金缝隙腐蚀的影响最大,飞机结构中应避免高电位材料同铝合金直接接触。
模拟7B04铝合金表面涂层破损,采用电化学试验研究7B04铝合金在不同环境条件下的自腐蚀与点蚀行为,基于电偶腐蚀数学模型,通过有限元法分析7B04铝合金与TA15钛合金接触后发生点蚀的条件。结果表明:7B04铝合金点蚀电位受Cl^-浓度和pH值的影响,在NaCl质量分数>10%的中性溶液及NaCl质量分数为3.5%的酸性溶液中,自腐蚀状态下7B04铝合金即可发生点蚀;7B04铝合金与TA15钛合金接触后,电位升高,增加了发生点蚀的可能性,在NaCl质量分数为3.5%的中性溶液中,当阴阳极面积比≥40时,7B04铝合金发生点蚀的萌生并进一步扩展;7B04铝合金电位随阴阳极距离的增大而下降,但幅度有限,在10 m的距离内下降不超过2 m V。
丝状腐蚀多发生于飞机蒙皮边缘及紧固件周围涂层破损处,是一类特殊的缝隙腐蚀。基于NernstPlanck方程,采用有限元法开展了丝状腐蚀头部缝隙的仿真研究。结果表明,缝隙中的p H值随时间先下降而后上升,最后稳定在5.4~6.0之间的酸性条件下;选择有O2存在且溶液p H值为6的极化曲线作为边界条件较为合适;缝隙内铝合金界面主要发生Al的阳极氧化反应;缝隙口溶液电势低于缝隙底部的溶液电势,缝隙口附近铝合金的腐蚀速率更快;固态腐蚀产物Al(OH)2Cl多集中于缝隙底部,Al(OH)2Cl浓度随反应时间的延长而升高;电位对丝状腐蚀的扩展影响很大,电位升高,缝隙内铝合金的腐蚀加剧,Al(OH)2Cl的生成速率加快;电位提高20 m V,缝隙底部的Al(OH)2Cl浓度升高5倍,极大地加速了丝状腐蚀的扩展。
