淺談航空金屬材料的腐蝕問題及防護(hù)措施

吳梓寒

摘要：本文闡述了航空金屬材料的化學(xué)腐蝕、高溫腐蝕、電化學(xué)腐蝕和應(yīng)力腐蝕等腐蝕類型，分析了航空金屬材料發(fā)生腐蝕的原因，并從選擇耐腐材料、注重密封保護(hù)、采用新材料及新技術(shù)和構(gòu)建防腐體系等方面，探討了航空金屬材料腐蝕的防護(hù)措施，希望可以為延長(zhǎng)航空金屬材料使用壽命，保證航空安全提供借鑒。

關(guān)鍵詞：航空金屬材料? 腐蝕? 防護(hù)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，航空航天領(lǐng)域也煥發(fā)了蓬勃的生機(jī)，航空金屬材料作為飛行器的組成部分，在保障航空安全方面的重要性不言而喻。但是，在長(zhǎng)期使用過程中，航空金屬材料不可避免會(huì)受到腐蝕問題的干擾，這對(duì)人民的生命財(cái)產(chǎn)安全帶來了極大隱患。因此，做好航空金屬材料腐蝕的防護(hù)工作就顯得尤為重要。

一、航空金屬材料腐蝕的類型

1.化學(xué)腐蝕。這種腐蝕主要是航空金屬材料在環(huán)境中與其他介質(zhì)直接發(fā)生氧化還原反應(yīng)，從而影響航空金屬材料質(zhì)量，尤其是化學(xué)性質(zhì)比較活潑的金屬材料，化學(xué)腐蝕的影響最為顯著。比如航空飛行器的燃?xì)鈱?dǎo)管材料，長(zhǎng)期使用后就容易發(fā)生化學(xué)腐蝕，從而影響其正常使用。

2.高溫腐蝕。這種腐蝕主要發(fā)生在航空飛行器的發(fā)動(dòng)機(jī)部分。發(fā)動(dòng)機(jī)需要滿足油耗低、高運(yùn)轉(zhuǎn)率、推力大和使用年限長(zhǎng)等要求，所以控制好發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪進(jìn)口的燃?xì)鉁囟染头浅ｊP(guān)鍵。但是在發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，會(huì)與空氣發(fā)生劇烈摩擦，產(chǎn)生的高溫就容易造成金屬材料的腐蝕，影響發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)而造成飛行器的安全隱患。

3.電化學(xué)腐蝕。這種腐蝕主要是飛行器在飛行過程中，因晝夜溫差或者高度變化，表層會(huì)凝結(jié)水汽，而水汽中的C02和S02等氣體，會(huì)與航空金屬材料構(gòu)成原電池，從而發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，造成金屬材料的腐蝕。如果不對(duì)腐蝕部位及時(shí)進(jìn)行處理，一旦蔓延就會(huì)影響飛行器安全性能。

4.應(yīng)力腐蝕。這種腐蝕主要是飛行器受到重力影響而產(chǎn)生的腐蝕現(xiàn)象，其多發(fā)生在飛行器的起落架、廚房及廁所管道等部位。起落架的航空材料主要是合金材料，在飛行器起飛與降落時(shí)，會(huì)因壓力負(fù)荷變化而造成應(yīng)力腐蝕。飛行器的廚房及管道廁所部位需要經(jīng)常清洗，所以聚集的濕氣比較多，再經(jīng)過受力拉伸，就會(huì)在飛行器的金屬材料表面形成許多鼓包，造成和加重金屬材料的腐蝕問題。

二、航空金屬材料發(fā)生腐蝕原因

從航空金屬材料出現(xiàn)的腐蝕類型上可以看出，其發(fā)生腐蝕的原因多與外部環(huán)境有關(guān)。無論是化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕，還是高溫腐蝕及應(yīng)力腐蝕，環(huán)境因素的影響都不容忽視。除了這些客觀因素外，航空金屬材料發(fā)生腐蝕的原因主要為以下幾點(diǎn)：

1.保存不當(dāng)?；瘜W(xué)腐蝕也好，電化學(xué)腐蝕也好，其本質(zhì)都是航空金屬材料在環(huán)境中與其他介質(zhì)直接或者間接發(fā)生氧化還原反應(yīng)，從而造成航空金屬材料出現(xiàn)腐蝕。因此，航空金屬材料的保存尤為重要。但是有時(shí)候管理人員對(duì)金屬材料的保存不夠重視，在搬運(yùn)過程中沒有做好防護(hù)措施，比如沒有佩戴手套等，這樣就造成航空金屬材料與手上的汗液直接接觸，從而發(fā)生氧化還原反應(yīng)，進(jìn)而腐蝕金屬材料。

2.儲(chǔ)存環(huán)境差。從腐蝕類型中可以看出，水汽是造成航空金屬材料腐蝕的一大“殺手”，所以航空金屬材料必須存放在干燥的環(huán)境中。如果存放的環(huán)境中空氣濕度比較高，也容易造成航空金屬材料的腐蝕，縮短航空金屬材料的保存時(shí)間及使用壽命。

3.外包裝出現(xiàn)破損。在航空金屬材料的存儲(chǔ)過程中，管理人員沒有結(jié)合不同金屬材料特性，做好金屬材料的外包裝工作，或者在金屬材料的搬運(yùn)過程中，沒有做好防護(hù)工作，使得金屬材料的外包裝出現(xiàn)破損，這樣都會(huì)導(dǎo)致材料直接與水汽、空氣直接接觸，進(jìn)而發(fā)生腐蝕。

三、航空金屬材料腐蝕的防護(hù)措施

結(jié)合航空金屬材料的腐蝕類型及發(fā)生腐蝕的原因，可以采取如下措施，做好航空金屬材料的防護(hù)工作。

1.選擇耐腐材料。耐腐材料是解決航空金屬材料腐蝕最根本的途徑。在航空金屬材料制造過程中，通過選擇耐腐材料來避免出現(xiàn)的腐蝕問題，比如可以選擇不銹鋼作為航空金屬材料，并在其表面添加防護(hù)涂層，使其表面光潔，不易附著水汽或者油污，從而提高航空金屬材料的防腐性能。同時(shí)，加強(qiáng)金屬材料在不同濕度和溫度條件下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的研究工作，了解不同金屬材料在各種環(huán)境條件下的自然腐蝕情況，并將實(shí)驗(yàn)的結(jié)果作為選擇航空金屬材料的主要依據(jù)，這樣既可以提高航空金屬材料的防腐性能，又可以對(duì)航空金屬材料采取針對(duì)性的防護(hù)措施，降低其發(fā)生腐蝕的幾率。

2.注重密封保護(hù)。從航空金屬材料腐蝕的類型來看，密封保護(hù)可以有效防止航空金屬材料出現(xiàn)腐蝕。首先，在進(jìn)行航空金屬材料運(yùn)輸及儲(chǔ)存時(shí)，需要保證其周圍空氣干燥，濕度較低，這樣可以有效避免金屬材料發(fā)生化學(xué)腐蝕及電化學(xué)腐蝕。其次，做好航空金屬材料儲(chǔ)存環(huán)境的通風(fēng)工作，或者適當(dāng)提高儲(chǔ)存空間的溫度，減少空氣中水汽密度，確保金屬材料表面干燥，不易附著水汽，從而降低金屬材料的腐蝕幾率。最后，結(jié)合不同金屬材料的性能，選擇針對(duì)性的密封防護(hù)措施。比如對(duì)某些特殊航空金屬材料，可以采取油封或者真空封存的方式，將其與空氣徹底隔絕開，從根本上杜絕航空金屬材料與水分和空氣接觸的可能性，從而實(shí)現(xiàn)防腐的目的。

3.采用新材料及新技術(shù)。針對(duì)航空金屬材料出現(xiàn)的高溫腐蝕，可以采取三方面的防護(hù)措施：首先，加快耐高溫材料的研發(fā)及測(cè)試工作。目前航空飛行器使用的耐高溫材料主要是鎳基超合金，其抗高溫極限約為1100℃左右。經(jīng)過科研發(fā)現(xiàn)，鈮基硅化物的抗高溫極限約為1600℃，而且可以保持低溫?fù)p傷與高溫運(yùn)轉(zhuǎn)之間的相互平衡。因此，在制造航空飛行器發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪葉片時(shí)，可以采用鈮基硅化物作為原材料，從而有效減少航空金屬材料出現(xiàn)的高溫腐蝕問題。其次，為了避免航空金屬材料發(fā)生的高溫腐蝕問題，可以采用涂層保護(hù)的方法，如在航空飛行器發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片上面噴涂等離子或者硅化物等，這樣既可以降低經(jīng)濟(jì)成本，又可以解決航空金屬材料腐蝕問題。同時(shí)，隨著科學(xué)研究力度的加大，許多新技術(shù)也已經(jīng)投入使用，如航空飛行器發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)投入使用了專用的涂層漿料，這樣會(huì)進(jìn)一步延長(zhǎng)航空飛行器發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命，將可能發(fā)生腐蝕問題的幾率降到最低。最后，針對(duì)航空金屬材料出現(xiàn)的應(yīng)力腐蝕問題，科研單位需要對(duì)制造航空飛行器的各種金屬材料進(jìn)行力學(xué)分析及檢測(cè)，完善其各項(xiàng)性能指標(biāo)，明確劃分出不同金屬材料在抗壓性、彈性和塑性等力學(xué)特性，并采用拉伸試驗(yàn)方式對(duì)航空金屬材料各項(xiàng)力學(xué)性能進(jìn)行驗(yàn)證，根據(jù)驗(yàn)證結(jié)果確定航空飛行器容易出現(xiàn)應(yīng)力腐蝕的部位及敏感區(qū)域，從而針對(duì)性地對(duì)這些部位及區(qū)域采取防腐措施，提高航空金屬材料防腐的有效性。

4.構(gòu)建防腐體系。為了避免出現(xiàn)人為操作失誤造成的航空金屬材料腐蝕問題，管理單位需要建立健全各項(xiàng)管理制度，構(gòu)建完善的防腐管理體系。具體措施如下：首先，做好管理人員的培訓(xùn)工作，提高管理人員的責(zé)任心，端正工作態(tài)度，重視航空金屬材料的仿佛工作，熟悉不同航空金屬材料的性能及防腐要求，嚴(yán)格按照規(guī)章流程對(duì)各種航空金屬材料進(jìn)行存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)運(yùn)，在工作中做到細(xì)致認(rèn)真，避免航空金屬材料的包裝發(fā)生磕碰情況，以免因此出現(xiàn)金屬材料的腐蝕問題。其次，針對(duì)航空飛行器不同部位金屬材料，對(duì)其防腐性能及環(huán)境要求做出詳細(xì)的說明及注解，并以此為依據(jù)編制科學(xué)完善的防腐手冊(cè)，對(duì)航空飛行器不同部位金屬材料，以及不同環(huán)境下需要采取的防腐維修及養(yǎng)護(hù)措施進(jìn)行明確規(guī)定，這樣既有利于保證航空金屬材料在其使用年限內(nèi)的性能穩(wěn)定性，又可以在發(fā)現(xiàn)腐蝕問題后及時(shí)進(jìn)行處理，將腐蝕造成的危害降至最低。最后，管理單位需要構(gòu)建完善的防腐規(guī)章制度，以及投入資金搭建航空金屬材料各項(xiàng)數(shù)據(jù)資料的平臺(tái)，投入人力組建專業(yè)性強(qiáng)的技術(shù)研發(fā)團(tuán)隊(duì)，對(duì)航空飛行器進(jìn)行定期的防腐檢查，并將檢查結(jié)果的各項(xiàng)數(shù)據(jù)錄入到資料平臺(tái)，作為以后防腐的參考，從而進(jìn)一步提高航空金屬材料防腐的專業(yè)性。

四、結(jié)束語(yǔ)

總之，我國(guó)航空金屬材料的腐蝕問題已經(jīng)比較嚴(yán)重，不僅使得航空飛行器的運(yùn)營(yíng)成本一直居高不下，而且給人民生命財(cái)產(chǎn)安全帶來了隱患，更在一定程度上也制約了我國(guó)航空航天領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展。因此，做好航空金屬材料的防腐工作刻不容緩。只有了解航空金屬材料出現(xiàn)化學(xué)腐蝕、電化學(xué)腐蝕、高溫腐蝕和應(yīng)力腐蝕等腐蝕類型，找到保存不當(dāng)、儲(chǔ)存環(huán)境差和外包裝出現(xiàn)破損等發(fā)生腐蝕的原因，采取選擇耐腐材料、注重密封保護(hù)、選擇新技術(shù)和新材料及構(gòu)建防腐體系等措施，才能切實(shí)解決航空金屬材料的腐蝕問題，降低其發(fā)生腐蝕的幾率，真正保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全，推動(dòng)航空航天事業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

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