基于自然和模拟热带海洋大气环境中涂层性能变化的对比研究

目的 研究涂层在自然环境试验和实验室模拟环境试验下性能的变化情况,通过再现涂层在自然环境下的环境效应和损伤过程,进而验证该模拟热带海洋大气环境试验方法的合理性。方法 根据涂层在舰船、舰载机等装备上热带海洋大气实际服役环境的分析,通过对热带海洋大气环境温度、湿度、盐雾、太阳辐射环境因素的组合,综合设计模拟热带海洋大气环境试验方法的试验流程,开展3种涂层在海南万宁为期1 a和实验室总周期为7循环的对比试验。结果 3种涂层在自然环境试验和实验室模拟环境试验后,随着试验时间的延长,其性能变化趋势相似,失光率和色差增大,附着力明显降低,交流阻抗值减小。红外光谱分析显示,老化机理均未出现明显变化,以光泽和色差为基准的平均秩相关系数为0.87,为极强相关。结论 本模拟热带海洋大气环境试验方法设计合理,具有良好的模拟性。

典型大气环境下新型纤维增强复合材料环境适应性分析

通过开展某型枪械系统拟采用的两种新型纤维增强复合材料在我国热带海洋、寒带寒冷和高原高辐射三种典型大气自然环境下的户外暴露试验,对两种新型纤维增强复合材料在三种典型大气自然环境下的环境适应性进行了对比分析,得到了两种新型纤维增强复合材料在我国三种典型大气自然环境中的环境适应性优劣排序,获得了两种新型纤维增强复合材料在我国三种典型大气自然环境中的力学性能变化规律,掌握了环境温度等环境因素对两种新型纤维增强复合材料力学性能的影响规律。

智能巡检机器人在自然环境试验中的应用探讨

目的 探索建立自然环境试验智能巡检系统,使用机器人替代部分人工巡检工作。方法 通过分析巡检作业环境和巡检任务,确定智能巡检机器人的功能要求和技术参数,进而开展机器人本体结构设计,融合控制后台、远程数据库等设备,实现智能巡检系统构建。结果 开展了智能巡检数据采集的使用验证,巡检机器人采集的样品图像对焦清晰、分辨率高,样品在图像中的位置大小合理,腐蚀特征展示清楚。巡检系统可对样品图像进行自动分割和智能识别,对蚀点、流痕等损伤特征识别准确,精度可达0.1%。结论 智能巡检系统可以满足自然环境试验的巡检要求,替代人工完成部分巡检工作,智能巡检数据便于入库和使用挖掘,对于自然环境试验的数字化转型有积极的推动作用。

敦煌地区干热与干冷环境特征研究

目的建立大气环境干热、干冷环境特征的表征方法,以便定量表征大气环境干热、干冷的严酷性,为高分子材料及产品在该地区的老化试验与评估提供参考。方法设置温度-相对湿度组合为临界值,统计给定时期内温度高于临界温度、相对湿度低于临界相对湿度的时间为干热时间,统计给定时间内温度低于临界温度、相对湿度低于临界相对湿度的时间为干冷时间,并以干热时间、干冷时间占给定时期总时间的百分比来表征干热、干冷环境特征,研究临界条件、数据间隔时间对干热、干冷特征的影响。结果以25℃RH40%、5℃RH40%为临界条件分别统计干热时间和干冷时间的月、年百分比,可表征大气环境的干热、干冷特征。敦煌6、7月份为干热严酷月,月干热时间百分比超过40%,1、2月份为干冷严酷月,月干冷时间百分比可超过70%。结论临界温度、临界相对湿度、统计年份、数据间隔时间等对统计结果有较大的影响。

氟碳涂料实验室循环盐雾试验后防腐蚀行为研究

目的研究氟碳重防腐涂层在循环盐雾试验后的防护性能。方法开展氟碳涂层的实验室循环盐雾试验,通过电化学阻抗谱、附着力、光泽、色差测试等方法对氟碳涂层的各性能进行分析表征,并使用等效电路图对电化学阻抗谱数据进行拟合,评价涂层在盐雾试验后的腐蚀保护性能。结果循环盐雾试验1440 h后,涂层无失光、变色、粉化等现象,模值由1.42×10^(11)·cm^(2)下降至7.26×10^(10)·cm^(2),下降幅度较小。结论经循环盐雾试验后的氟碳涂层仍具有优异的防护性能。

利用电化学阻抗谱研究水在聚丙烯涂层中的传输行为

目的研究聚丙烯涂层的失效机制。方法利用电化学阻抗谱技术,对某聚丙烯涂层在3.5%NaCl溶液中的失效机制及水在该涂层中的传输行为进行了研究,使用等效电路图对电化学阻抗谱数据进行了拟合,评价了涂层在不同浸泡时间后的腐蚀保护性能,并计算了水在涂层中的扩散速率。结果聚丙烯涂层浸泡在3.5%NaCl溶液后,其腐蚀防护性能会快速下降,当浸泡到第6天时,涂层阻值从初始5.33×109Ω·cm2快速下降至1.08×109Ω·cm2,随后开始稳定。通过对在10 kHz下涂层电容值随浸泡时间的变化关系获知,在浸泡初期,水在涂层中的渗透是均匀的,其传输行为符合Fick第二定律,属于复杂的非稳态过程,其扩散系数为3.12×10–11 cm2/s。水在涂层中的均匀传输时间与涂层阻值下降并达到稳定的时间基本相符,大约为144 h,此时涂层吸水率为8.25%。结论聚丙烯树脂涂层在NaCl溶液中浸泡时,水的浸入及向金属基体方向传输是导致涂层失效的主要原因。在浸泡初期,水在涂层中的传输符合Fick第二定律,当水在涂层中传输不再符合Fick第二定律,水在涂层中到达饱和,此时涂层的保护性能大幅下降,腐蚀反应已经开始在界面发生。电化学阻抗谱技术可以很好地检测水在涂层中的传输行为,并给出量化数据,这可以用于评价涂层防护性能、预测涂层使用寿命和分析涂层失效机制。

试验环境和时间对泡沫塑料性能影响的显著性分析

研究了试验环境和试验时间对泡沫塑料性能的影响。通过开展三种泡沫塑料的大气老化试验,采用外观检查和压缩应力测定获得周期的性能数据,并对试验数据进行方差分析,研究试验环境对不同材料在各个时间下的影响情况。结果显示,泡沫塑料经三年试验外观未出现明显变化,压缩应力存在显著差异。泡沫塑料的压缩应力保留率同老化时间更符合指数函数分布规律,可以利用这种数学模型预测泡沫塑料的寿命。

环氧树脂胶粘剂加速老化试验及贮存寿命评估

某型环氧树脂胶粘剂材料拉伸剪切试样在130℃、160℃和170℃温度条件下开展加速老化试验,以拉伸剪切强度为老化特性指标,老化试验过程中拉伸剪切强度呈现下降趋势,将数据归一化处理后,基于Arrhenius模型进行贮存寿命评估分析,取70%性能保留率(拉伸剪切强度值7.5 MPa)为失效临界条件,预测25℃贮存寿命为30.9年。