论文导读：发动机叶片的腐蚀十分严重。表面施加耐腐蚀防护层只是其中一个环节。
关键词：海上型飞机，发动机叶片，腐蚀失效，防护层
前言
腐蚀是飞机发动机压气机和涡轮转子及静子叶片主要的表面失效形式。表面腐蚀的发生会使叶片的形状尺寸产生变化，如出现蚀点、蚀沟、掉块等，从而降低发动机性能和使用寿命。海上飞机因为长期在盐雾腐蚀介质下飞行和停放，发动机叶片的腐蚀十分严重，尤其是一些设计使用环境为北方内陆地区的老旧机种。这些机种在研制和生产时都没有考虑和采用沿海地区使用的各项防腐措施。因此在北方内陆地区使用时几乎不存在腐蚀，但在南方沿海使用时，压气机叶片和涡轮叶片腐蚀、断裂导致发动机损坏就成为多发性故障，一些腐蚀严重的机种在返厂翻修时甚至出现压气机叶片几乎需要全部更换的情况。对于涡轮叶片，由于目前还没有普遍采用先进的表面技术进行表面防护，在海盐、硫和高温的综合作用下发生热腐蚀，造成叶片表面金属氧化加速、氧化皮成片脱落甚至叶片断裂，也成为近些年来海航发动机主体结构的多发性故障和危险性故障之一。
1海洋大气环境因素对发动机叶片腐蚀的影响
相较于陆基飞机，海上飞机发动机叶片的腐蚀失效具有多发性和严重性，这和海上飞机发动机的工作及停放环境为海洋大气紧密相关。对于压气机叶片，因为长时间处于空气湿度大、温度高、盐雾重的环境里，海洋大气中的含盐粒子沉积在压气机叶片表面，产生吸湿潮解作用，使金属表面液膜的电导增大，加上氯离子本身具有很强的侵蚀性，因而加剧压气机叶片的电化学腐蚀。同时一些工业发达的沿海地区，大气中还含有SO2、Cl2、CO2、CO和氮氧化物等污染物。这些污染物的存在进一步加剧金属的电化学腐蚀，其中以SO2的影响为最大。而NH4+、NO2含量高则容易使铝合金叶片产生剥蚀。
用耐热合金制成的涡轮叶片不会发生电化学腐蚀，但在发动机工作时会产生热腐蚀以及高温氧化。海洋大气环境对涡轮叶片腐蚀的影响主要表现在热腐蚀上，即高温下NaCl等海盐粒子与含硫的气态介质作用，生成熔盐，附着在叶片表面，破坏叶片表面氧化层，使内层金属的氧化速度加快。实验证明，工作气氛中盐份里的钠能提高氧化物离子的活度，生成挥发性氯化氢，加速叶片表面氧化层的破裂。
2 发动机叶片在海洋大气环境中的耐蚀性及腐蚀失效形式
压气机叶片的常用制造材料有铝合金、不锈钢和钛合金，其中钛合金耐海洋腐蚀性最好。硬铝（LY2，Al—Cu—Mg系合金）和锻铝（LD2、LD6、LD7、LD7-1，Al—Mg—Si—Cu系合金）在海洋大气中的耐蚀性相对较差，容易发生点蚀、晶间腐蚀、剥蚀等。不锈钢叶片容易形成点蚀和晶间腐蚀。此外，由于工作叶片在发动机工作时要承受很大的拉应力和振动应力，会产生应力腐蚀和腐蚀疲劳。用耐热合金制成的涡轮叶片一般不会发生电化学腐蚀，但在工作时会发生热腐蚀。
2.1点蚀
点蚀具有很大的破坏性和隐患性，它使叶片更容易发生晶间腐蚀、剥蚀、应力腐蚀和腐蚀疲劳，点蚀会成为这些局部腐蚀的起源。铝合金和不锈钢在海洋大气中都会发生点蚀。两种材料表面都有保护膜或钝化膜，当钝化膜表面存在裂缝、擦伤、夹杂等缺陷时，就很容易形成点蚀。当叶片表面液膜中的氯离子含量增大时，点蚀速率也会加大。
几种铝合金在海洋大气中的点蚀倾向稍有不同。实验表明，防锈铝、锻铝在海洋大气中的抗点蚀能力好于硬铝。不锈钢产生点蚀的具体形态除了蚀孔还有坑蚀、麻点、蚀沟等等。
2.2晶间腐蚀
晶间腐蚀一般从表面开始，沿着晶界向内部发展直至成为溃疡性腐蚀，最后使整个构件的金属强度几乎全部丧失，对结构的安全危害很大。晶间腐蚀的产生必须具备两个条件：一是晶界物质的物理化学状态与晶粒不同，另一个是特定的环境因素如潮湿大气、电解质溶液等。不锈钢和铝合金叶片在海洋大气中都会发生晶间腐蚀。如18-8钢在晶界析出沉淀相（Cr23C6），使晶界附近为贫铬区；硬铝合金沿晶界析出CuCI2造成贫铜区，使晶界和晶粒成为腐蚀微电池的阳极和阴极，海洋大气的潮湿和含盐特性加剧了微电池的腐蚀过程。
2.3剥蚀
剥蚀是形变铝合金的一种特殊腐蚀类型。硬铝和防锈铝对剥蚀都很敏感，这是因为这两种合金在海洋大气中都有较大的晶间腐蚀倾向。在材料经过形变制成叶片时，叶片表层具有了平行表面的层状晶粒组织。如果发生晶间腐蚀，形成的不溶性腐蚀产物比产生它们所消耗的金属占据更大的体积，形成张应力，就会导致尚未腐蚀的金属开裂或剥落。
2.4应力腐蚀
应力腐蚀是由拉伸应力和腐蚀共同作用引起的破坏。应力腐蚀的产生必须同时具备三个条件，即特定环境、足够大的拉伸应力、特定的合金成分和组织。铝合金、不锈钢在海洋环境中都有较大的应力腐蚀敏感性。
发动机叶片上作用的拉伸应力来源可能为：①机加工时产生的残余应力；②工作时作用的拉应力；③由于腐蚀产物的体积效应而造成的不均匀应力。科技论文。
改善材质、设法降低或消除应力、表面施加保护涂层使叶片与环境隔离，或使用对环境不敏感的金属作为镀层，采用这些措施可以有效防止应力腐蚀断裂。
2.5腐蚀疲劳
腐蚀疲劳是腐蚀与循环应力联合作用产生的。循环应力的形式较多，对发动机转子叶片来说，循环应力以交变的张应力和压应力（振动应力）最为普遍。腐蚀疲劳可以使叶片在很低的应力条件下发生破断，因此对发动机工作叶片的危害极大，尤其是铝合金和不锈钢转子叶片。
介质因素是影响腐蚀疲劳的因素之一。研究表明：随卤族离子浓度增加，介质溶液腐蚀性增加，腐蚀疲劳裂纹的形成和扩展也加速。所以在海洋大气环境中，叶片材料尤其是低温的压气机的疲劳极限都会有不同程度的下降。
采用阴极保护或施加合适的覆盖层，改善金属表面性能如表面引入压应力都可以改善金属的腐蚀疲劳性能。
1/3 1 2 3 下一页 尾页 |
