环境应力引起的有机涂层防护体系失效研究
随着人类社会实践范围的不断扩大，工业技术向着环境条件更为恶劣的深空、深海、深蓝领域发展，采用有机涂层防护体系的工程结构服役环境更为严峻苛刻，使得有机涂层防护体系失效模式更加多样，失效机理更为复杂。一方面，当前国内相关领域针对环境因素作用引发的涂层失效做了大量研究工作，对力学因素作用，尤其是力学因素与环境因素交互作用的研究却处于起步阶段;另一方面，相关研究常关注于有机涂层防护体系在加速试验后涂层的失效和综合评价，对涂层防护体系力学性能损伤的研究却鲜有报道。因此本文基于电化学阻抗谱技术和宏/微观形貌表征技术，通过加速试验，系统地研究了铝合金、阳极氧化铝合金及阳极氧化铝合金有机涂层防护体系分别在腐蚀因素、力学因素两种单因素作用以及两者协同/交替作用下的损伤过程和失效规律，最后在海洋大气环境模拟加速试验后讨论了有机涂层防护体系力学性能的演化，并利用基于层次分析法建立的综合评价模型对不同有机涂层防护体系进行了综合评价。具体结论如下: 1、在腐蚀因素作用下，2024铝合金耐蚀性很差，但经过阳极氧化的铝合金耐蚀性较高，其中阳极氧化膜的阻挡层起到了主要的屏蔽作用，阳极氧化铝合金有机涂层防护体系的耐蚀性更高，对有机涂层体系而言，在不同浸泡时间下，对溶液渗透起到主要屏蔽作用的膜层不同。随着溶液逐渐渗透到有机涂层与阳极氧化膜的界面，在阻抗谱中时间常数由一个逐渐增加到三个，在浸泡到106天时，虽然有机涂层的阻抗变得较低，但阳极氧化膜的阻抗依然维持在较高水平，此时涂层表面已经出现第一个锈蚀点; 2、应力因素作用下，涂层的损伤程度与最大应力值相关性很大。在拉应力恒定加载作用时，电化学阻抗谱和微观形貌都表明对涂层体系的损伤程度排序为:塑性下限区＞弹性极限区＞完全弹性区;而循环应力作用下，涂层损伤程度与最大应力幅和循环周次有关; 3、在腐蚀/应力协同作用下，涂层体系的电化学行为与应力单因素作用时的相似，但涂层体系的失效过程大大加速，这直接体现在涂层出现锈蚀点的时间上，此外交替作用的加速程度明显弱于协同作用; 4、海洋大气环境模拟加速试验后不同基材的有机涂层防护体系的阻抗谱有着不同的变化规律，表现出了不同的耐湿热、耐霉菌和耐盐雾能力。利用综合评价模型得出的涂层综合评分与涂层阻抗之间有着良好的响应规律，其中阳极氧化2024铝合金有机涂层防护体系力学性能的塑性指标有所下降。
铝合金;有机涂层;失效分析;环境应力
北京化工大学
硕士
化学工程
雍兴跃;高新华
2021
中文
TG174.46
2021-09-06（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）