军用车辆涂层防护性能评价及冷却系统金属材料腐蚀行为研究

论文摘要

军用车辆长期在风沙、雨雪、潮湿、盐雾等恶劣的气候条件下使用,不同程度地受到环境的影响而引起腐蚀。本论文针对军用车辆涂层防护性能的检测与评价和冷却系统金属材料的腐蚀行为两方面开展研究,主要研究内容如下:分析了军用车辆涂层失效的影响因素,对车辆常用的军绿色涂层和黑色防锈涂层的防护性能进行了研究,研究表明即使表面观察完好的涂层,其涂层性能也存在很大差异。由此进行了车辆涂层不同破损程度的模拟研究,建立了各电化学特征参数Rf,Ζfmin和ΖAVG随涂层破损程度系数K的变化规律曲线,为涂层的现场检测与评价提供理论依据。对军用车辆涂层进行了现场实车测试,研究了车体涂层不同失效程度的EIS特征,通过提取低频段（10-2Hz-1Hz）的模值,建立了车体涂层实车测试与部件单独测试模值的平均值Z1和Z2之间的关系曲线,作为现场实车测试的校正曲线,提出评价指标,并尝试性的对多种军用车型涂层状态进行了现场评价。模拟车辆冷却系统腐蚀环境,对发动机冷却系统金属材料的腐蚀行为进行了研究。结果表明铸铁在三种冷却溶液中的腐蚀速度开始随着工作温度的升高而上升,50℃左右时腐蚀速度达到最大,然后稍有下降;铸铝在三种冷却溶液中的腐蚀速度开始随着温度的升高而上升,其变化速度为先快后慢;黄铜在“自来水”和“防冻液”中,其腐蚀速度开始随温度的升高而下降,65℃时腐蚀速度最小,温度继续升高,腐蚀速度变快。黄铜在“浓缩水”中,其腐蚀速度随温度的升高而加快,50℃左右时达到最大,温度继续上升,腐蚀速度基本不变。研究结果表明,长期不更换冷却溶液对军用车辆冷却系统的腐蚀影响很大。研究了Cu/Fe和Cu/Al电偶对组成不同的面积比,在不同的冷却溶液和不同工作温度时的电偶腐蚀行为,进行了Cu/Fe和Cu/Al电偶对的电偶腐蚀规律分析。结果表明,随着电偶对阴阳极面积比的不同,电偶腐蚀规律不同,面积比小于1时,电偶电流的电流密度与面积比之间遵从较好的半对数直线关系;面积比大于1时,则比较复杂。冷却系统金属发生电偶腐蚀时,偶合电位在工作条件下,大部分向阳极金属的腐蚀电位靠近。在冷却系统工作温度范围内,随着温度的升高,电偶电流增加,冷却系统不宜在过高的温度下工作。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 军用车辆涂层耐蚀性能及其失效研究技术
• 1.2.1 电化学阻抗谱技术
• 1.2.2 局部阻抗测试技术
• 1.2.3 电化学噪声技术
• 1.2.4 扫描开尔文探头技术
• 1.3 军用车辆涂层/金属体系电化学研究
• 1.3.1 涂层下金属腐蚀的电化学本质
• 1.3.2 涂层体系的电化学研究
• 1.3.3 EIS评价涂层防护性能
• 1.3.3.1 根据等效电路模型的各元件参数评价涂层性能
• 1.3.3.2 根据提出EIS特征参数评价涂层性能
• 1.4 发动机冷却系统金属材料腐蚀的研究方法
• 1.4.1 电化学阻抗谱测试方法
• 1.4.2 极化曲线测试方法
• 1.4.3 电偶电流测试方法
• 1.4.4 重量测试方法
• 1.4.5 金属腐蚀研究方法的综合应用
• 1.5 人工神经网络在腐蚀科学中的应用
• 1.5.1 腐蚀的预测预报
• 1.5.2 材料损伤
• 1.5.3 诊断与识别
• 1.5.4 腐蚀工程中的应用
• 1.6 课题的意义、研究目的及思路
• 第二章 实验技术
• 2.1 实验材料
• 2.1.1 不同破损程度涂层试件制备
• 2.1.2 冷却系统金属材料试样制备
• 2.2 实验装置
• 2.2.1 电化学测试设备
• 2.2.2 涂层测试的电解池设计
• 2.2.3 冷却系统金属材料测试的电解池
• 2.3 腐蚀电化学测试方法
• 2.3.1 电化学阻抗谱测试
• 2.3.2 电偶电流测试
• 第三章 军用车辆涂层电化学阻抗谱特征
• 3.1 不同腐蚀状态涂层的电化学阻抗谱特征
• 3.2 不同破损程度涂层的模拟研究
• 3.3 涂层实车测试结果分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 军用车辆涂层实车检测与评价
• 4.1 涂层实车测试与分析
• 4.2 建立涂层评价参数的评价方法
• 4.2.1 涂层评价参数的建立
• 4.2.2 涂层现场评价实例
• 4.3 建立涂层评价模型的评价方法
• 4.3.1 Kohonen神经网络
• 4.3.2 基于EIS幅频特性曲线的涂层诊断智能模型
• 4.3.3 结果分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 发动机冷却系统金属材料腐蚀行为研究
• 5.1 冷却系统组成及腐蚀环境
• 5.2 冷却系统金属材料的腐蚀行为
• 5.2.1 各种金属材料在不同冷却溶液中的电化学阻抗谱特征
• 5.2.2 各种金属材料在不同温度下的电化学阻抗谱特征
• 5.3 冷却系统金属材料在各种冷却溶液中的Rp
• 5.3.1 冷却系统溶液中温度对铸铁Rp的影响
• 5.3.2 冷却系统溶液中温度对铸铝Rp的影响
• 5.3.3 冷却系统溶液中温度对黄铜Rp的影响
• 5.4 本章小结
• 第六章 发动机冷却系统电偶腐蚀研究
• 6.1 金属材料在冷却溶液中腐蚀电位随温度的变化
• 6.2 各电偶对的电偶腐蚀特征
• 6.2.1 Cu/Fe偶对在冷却系统中的电偶腐蚀.
• 6.2.1.1 Cu/Fe偶对在“自来水”中的电偶腐蚀.
• 6.2.1.2 Cu/Fe偶对在“浓缩水”中的电偶腐蚀.
• 6.2.2 Cu/Al偶对在冷却系统中的电偶腐蚀.
• 6.2.2.1 Cu/Al偶对在“自来水”中的电偶腐蚀.
• 6.2.2.2 Cu/Al偶对在“浓缩水”中的电偶腐蚀.
• 6.3 冷却系统中电偶腐蚀规律分析
• 6.4 本章小结
• 第七章 全文总结
• 7.1 论文工作总结
• 7.2 主要创新点
• 7.3 不足之处与改进设想
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢