Salzsprühnebel-Korrosionsprüfung für Metallwerkstoffe von Flugzeugtriebwerken

Aufgrund der hohen Temperatur, der hohen Luftfeuchtigkeit und des hohen Salzgehalts in der Meeresumwelt ist das Korrosionsproblem von seegestützten Flugzeugmotoren besonders ausgeprägt. Obwohl einige Salzsprühnebel-Korrosionstests für Motorwerkstoffe in einem frühen Stadium durchgeführt wurden, beträgt die Testdauer meist 96 Stunden, empfohlen von GJB 150.11A-2009 "Salzsprühnebel-Prüfverfahren für Umweltprüfverfahren für militärische Ausrüstung". Mit den steigenden Anforderungen an die Korrosionsbeständigkeit von seegestützten Flugzeugtriebwerken kann die frühe Testzeit die Anforderungen des Motors an die langfristige Anpassungsfähigkeit an die Umwelt und die hohe Zuverlässigkeit des Materials nicht erfüllen. Daher wurden in dieser Studie drei typische Metallwerkstoffe, nämlich Edelstahl 0Crl8Ni9, Aluminiumlegierung ZL114A und Titanlegierung TC4 (Special Grade), als Testmaterialien ausgewählt. Durch die Erhöhung der Anzahl der Testzyklen wurde der Salzsprühnebel-Korrosionstest mit einer Dauer von 240 Stunden ausgewählt, um die Korrosionsbeständigkeit zu analysieren. Das Korrosionsverhalten und der Korrosionsmechanismus von drei Arten von Materialien unter Salzsprühnebelbedingungen werden zusammengefasst, um eine Konstruktionsgrundlage für die Auswahl von Triebwerkswerkstoffen und Schutzmaßnahmen in der Meeresumwelt zu schaffen.

Prüfmaterial

Als Testmaterialien wurden die Edelstahllegierung 0Crl8Ni9 (Oberflächenpassivierung), die Aluminiumlegierung ZL114A (Oberflächenchromsäure-Eloxierung) und die Titanlegierung TC4 (Super Grade) ausgewählt. Unter ihnen:
a) Edelstahl 0Crl8Ni9 wird häufig auf dem Markt für kommerziellen Edelstahl verwendet, sein Siliziumgehalt (Si) beträgt weniger als 0,9% (Massenanteil, derselbe wie unten), der Mangangehalt (Mn) beträgt etwa 1,95%, aber auch nach der Lösungsbehandlung, dem Glühen und der Stabilisierungsbehandlung.
b) Der Titangehalt (Ti) der Aluminiumlegierung ZL 1 14 A liegt zwischen 0,10 und 0,20%, ohne Zusatz von Beryllium (Be) -Element, geringe Verunreinigung und hervorragende Leistung.
C) der Titanlegierung TC4 (Super) chemische Zusammensetzung: Eisen (Fe) < 0.30%, carbon (c) < 0.10%, nitrogen (N) < 0.05%, hydrogen (H) 0.015%, or less oxygen (0) of 0.20% or less, 5.5 ~ 6.8% aluminum (AI), vanadium (V) 3.5 ~ 4.5%.
Die Größe des Prüflings beträgt ca. 100 mm x 100 mm x 5 mm. Die drei Materialien wurden vor dem Salzsprühnebel-Korrosionstest mit Alkohol und Reinstwasser gereinigt. Nach der Reinigung wurden sie mit kaltem Wasser getrocknet und in einen sauberen Testbehälter gegeben.

Prüfverfahren für Salzsprühnebel

Gemäß GJB 150.11A-2009 "Umweltprüfverfahren für militärische Ausrüstung Salzsprühtest" wurde die Salzsprühkorrosionsmaschine zur Durchführung des Salzsprühtests verwendet. Die Temperatur der Salzsprühmaschine wurde auf 35 °C ±2 °C eingestellt, der pH-Wert betrug 6,5 ~ 7,2 und die 24-stündige Sprühbenetzung + 24-Stunden-Trocknung war ein Zyklus. Die Salzsprühnebel-Korrosionsprüfung wurde für 2 Zyklen (96 Stunden), 4 Zyklen (192 Stunden) bzw. 5 Zyklen (240 Stunden) durchgeführt. Um sicherzustellen, dass die Absetzrate der Salzlösung (1-3) mL/ (80cm2*h) beträgt, werden die Absetzrate des Salzsprühnebels und der pH-Wert der Absetzlösung während der gesamten Sprühperiode mindestens alle 24 Stunden gemessen. Nach 5-maliger Wiederholung wurden 3 Tabletten zur Beobachtung nach 96 Stunden, 192 Stunden bzw. 240 Stunden entnommen und die Salzsprühnebel-Korrosionsleistung bewertet. Reinigen Sie nach dem Test die Oberfläche des Prüfmusters mit Alkohol und trocknen Sie es mit kalter Luft. Die Salzsprühnebel-Korrosionsproben wurden durch visuelle Inspektion, Wiegen, Röntgenbeugung (XRD) und Rasterelektronenmikroskopie (REM) beobachtet und analysiert.

Schlussfolgerung

• Mit der längeren Dauer der Salzsprühkorrosionsprüfung ist die lokale Korrosionsbeständigkeit des Edelstahlprüfmusters 0Crl8Ni9 sehr klein. Der Beugungspeak ändert sich, die Position wird leicht verschoben und die Peakbreite von Crl.07Fel8.93 wird größer. Der Grund dafür ist, dass die Zugabe einer geringen Menge an Korrosionsprodukten zu einer Verschlechterung der Kristallinität führt, weniger Korrosionsprodukte vorhanden sind und keine entsprechenden Oxide nachgewiesen werden. 0Crl8Ni9 Edelstahl kann die Anforderungen an die Materialkorrosionseigenschaften in der allgemeinen Salzsprühnebelumgebung erfüllen, wenn Sie in einer raueren Salzsprühnebelumgebung verwenden müssen, müssen Sie das Hinzufügen von Schutzmaßnahmen in Betracht ziehen.
• Die Aluminiumlegierung ZL114A wird unter Salzsprühnebelbedingungen stark korrodiert, und die Korrosionsrate ist am höchsten. Wenn die Salzsprühzeit länger wird, vergrößert sich der Korrosionsbereich, und es werden keine Korrosionsoxide nachgewiesen, und die Korrosion ist hauptsächlich interkristalline Korrosion. Die Oberflächenschutzbehandlung sollte bei Verwendung in Salzsprühnebelumgebungen verstärkt werden.
• Die Titanlegierung TC4 (extra grade) weist die niedrigste Korrosionsrate auf, mit Ausnahme von leichter Korrosion an dem durch das Bearbeitungsteil verursachten Defekt wurde bei den übrigen Teilen keine Korrosion festgestellt und bei der Phasenanalyse wurden keine Korrosionsprodukte festgestellt. Die Titanlegierung TC4 (Spezialqualität) weist eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit auf und kann nicht in der Salzsprühnebelumgebung verwendet werden, um die Oberflächenschutzbehandlung der Korrosionsbeständigkeit zu verbessern.
• Korrosionsbeständigkeit von 3 Arten von Metallmaterialien: TC4 (Sondersorte), Titanlegierung > 0, Crl8Ni9, Edelstahl > ZL114A, Aluminiumlegierung.
• Durch den 240-Stunden-Salzsprühtest ist die Korrosionsbeständigkeit der drei Metallwerkstoffe TC4 (Super Grade) Titanlegierung besser als die von 0Crl8Ni9 Edelstahl ist besser als die ZL114A-Aluminiumlegierung. Die Titanlegierung TC4 (Spezialqualität) weist eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit auf, und Oberflächenschutzmaßnahmen können in der Meeressalzsprühnebelumgebung nicht verwendet werden. Edelstahl 0Crl8Ni9 hat eine gute Korrosionsbeständigkeit, und Passivierungsmaßnahmen können im Allgemeinen in der marinen Salzsprühnebelumgebung eingesetzt werden. Sind die Einsatzanforderungen länger, müssen Oberflächenschutzmaßnahmen wie z.B. Lackierungen erhöht werden; Die Aluminiumlegierung ZL114A hat eine allgemeine Korrosionsbeständigkeit. Zusätzlich zur Oberflächeneloxalbehandlung sollten Oberflächenschutzmaßnahmen wie das Lackieren hinzugefügt werden, wenn sie in mariner Salzsprühnebelumgebung verwendet werden.