本刊记者| 王元 曾祥伟
近日，为了向大众普及航空材料耐蚀性能评价及选用方面的知识。《腐蚀防护之友》记者对中国航空工业集团公司北京航空材料研究院孙志华老师进行了一次关于航空材料防腐为主题的专访。
航空材料
在一片谦和的气氛中，孙老师对航空结构防腐蚀重要性、防腐蚀措施、耐蚀材料选择及防腐蚀性能评价等方面，提出了我国目前航空工业在材料及涂层防腐蚀总体思路。
《腐蚀防护之友》：当今社会航空业的飞速发展，谈谈航空业防腐蚀的重要性？
孙主任：航空工业防腐蚀日益重要。近年来，我国航空工业飞速发展，周边区域军事热点事件频发，我国南海主权不断受到东南亚国家挑战，在钓鱼岛附近海域与日本存在潜在冲突。同时我国海军舰队远赴亚丁湾打击索马里海盗等。因此海洋环境服役、航母编队各型飞机发展迅速， 如舰载战斗机、直升机、预警机等。
众所周知，海洋环境特别是舰载飞机服役环境恶劣，面临的环境条件包括自然环境和诱发环境。其中，自然环境为海洋大气环境，基本因素包括温度、湿度、风、雨、雪、太阳辐射、海水飞溅作用等。与内陆环境相比，高温、高湿及高盐雾的特性突出， 全年平均湿度达到87%，盐雾含量更是达到0.3694 mg/（100cm2·d），超过内陆地区近100 倍以上。因此，海洋大气环境中金属的腐蚀要远高于内陆地区，以万宁海洋大气环境为例，其对钢的腐蚀是江津等内陆地区的2 ～ 4 倍。美空军数据表明用于腐蚀维修、维护的费用由2004 年的15 亿美元，剧增为2009 年的54 亿美元；腐蚀花费占到空军后勤总费用的32%；每架飞机每年因腐蚀花费100 万美元。腐蚀问题不仅涉及经济性问题，还严重危害飞机的飞行安全。美国空军后勤中心（ALC ） 对20 多种飞机调查表明：腐蚀导致的飞行事故占总数的20% 左右。而我国亚丁湾护航任务是我国海军迄今为止深入海洋最远、时间最久的任务，多种直升机在此任务中暴露出了严重的腐蚀问题，飞机不得不提前进入大修。因此对于经常处于海洋腐蚀环境中的飞机，腐蚀问题已成为决定其寿命、保证技战术水平的关键因素。
《腐蚀防护之友》：航空业金属结构防腐包括哪些方面？ 如何进行的？
孙主任：目前参照英、美等国空军、海军的飞机腐蚀控制理念，我国已逐步改变了以往以修理为主的被动应对飞机腐蚀问题的观念，将飞机腐蚀控制研究发展为防护系统工程学，在飞机论证、设计、选材、制造、维护的全寿命期内贯彻和体现积极的腐蚀预防与控制理念，形成系统的防腐蚀技术体系。
合理的结构设计
通过设计合理的密封、通风、排水等措施改善结构的服役条件；尽量避免异种金属接触或采取有效地防电偶腐蚀设计， 控制电偶腐蚀；合理选择锻件分模面，主应力、流线方向和分模面匹配，提高锻件的抗应力腐蚀能力和承载能力，改善应力状态。
选用综合性能优良的耐蚀材料
根据结构/ 部位与使用要求，对材料的强度、疲劳性能、断裂韧性、耐蚀性、工艺性、经济性等进行综合对比，在满足必要的力学、工艺和结构要求的前提下， 优先考虑其耐蚀性，尤其耐应力腐蚀和氢脆性能。
采用先进表面处理技术
根据不同的金属材料、服役环境合理选择镀层、覆盖层或沉积层，提高材料制件的耐蚀性、耐磨性、导电性、减摩性、隔热性、装饰性等。
采用高性能防护涂层体系
采用兼具有防潮拒水、高柔韧性、“三防”防护涂层体系，针对海洋服役环境飞机研发防腐涂料以及舱内采用水基涂料等； 全机结构孔和缝隙采用具有剂有较强的渗透性的渗透型缓蚀剂，增强抗腐蚀能力。
先进的腐蚀控制维护/维修技术
重视腐蚀控制维护/ 维修技术，广泛应用飞机专用清洗剂、缓蚀剂以及快速腐蚀修复等技术控制腐蚀发生、发展。
《腐蚀防护之友》：我国航空方面耐蚀材料如何选用？ 比如飞机的各个部分耐蚀材料的选用？
孙主任：航空耐蚀材料的选用原则： 针对可能出现的腐蚀类型选择相应的耐腐蚀材料，尤其在易产生腐蚀和不容易维护的部位应尽量选择耐腐蚀性能好的材料， 所选用的材料应具有相容性；应按材料- 环境组合体系选择合适的材料及热处理状态，应尽量避免选择对腐蚀敏感的热处理状态，避免选择会引起应力腐蚀和氢脆敏感性的表面加工；选材时应考虑抗老化性能，要求使用添加抗老化剂的高分子材料； 考虑材料的吸水性和透水性对腐蚀的影响以及变形导致的失效，应用于电气、燃油环境的材料考虑吸水性和透水性对阻燃性、电绝缘性、导热性的影响；与其他类型材料接触时应具有相容性，高分子材料之间也应具有相容性，与金属材料接触时应不会引起金属材料的腐蚀（包括化学腐蚀、电化学腐蚀、应力腐蚀），高分子材料所含溶剂、逸出的气体不应引起金属及镀层腐蚀。
结构钢的选择
碳钢的耐腐蚀性都较差，所有碳钢零件都应进行有效的表面防护处理；结构钢零件，尤其是对低合金结构钢零件应选用对点蚀、晶间腐蚀、氢脆、应力腐蚀和腐蚀疲劳不敏感的材料及热处理状态，并应注意加工过程对腐蚀性能（ 含氢脆、镉脆） 的影响；合金钢仍具有碳钢的各种腐蚀倾向，需要较好的表面防护。对于高强度钢零件，应特别注意其应力腐蚀和氢脆的敏感性，有效地防止应力腐蚀和氢脆的发生；
不锈钢的选择
在强度满足要求的条件下应优先选用具有良好耐腐蚀性能的奥氏体不锈钢；马氏体不锈钢耐腐蚀性相对较差，应尽可能选用含碳量低的马氏体不锈钢；对强度要求高的零件可选用沉淀硬化不锈钢。
钛合金的选择
钛合金特别是高强度钛合金，在氯化物水溶液、热盐等介质中使用时，应采取预防应力腐蚀措施；钛合金应避免和含氯介质接触；钛合金不能镀镉或镀银，制造和装配过程中不允许用镀镉的工具、夹具、型架、定位器等；同时应避免钛合金与铝合金、结构钢等发生接触腐蚀。
铝合金的选择
结构用铝合金的选择应考虑合金的抗应力腐蚀和剥蚀性能，尽可能地选用对应力腐蚀和剥蚀敏感性低的合金和热处理工艺；一般应优先选择高纯度、高强度、高韧性和高耐腐蚀性的铝合金。对厚板、锻件和厚截面的挤压件应着重考虑铝合金的抗应力腐蚀性能。薄板和薄截面的挤压件应着重考虑抗剥蚀性能。
镁合金的选择
所有结构金属中，镁合金的耐腐蚀性能最差，结构设计中应尽量避免采用。但在良好的环境下并有良好的防护体系时， 也可使用。
《腐蚀防护之友》：航空材料的腐蚀程度如何检测、评价的？ 哪些材料性能评价用到盐雾箱？ 能不能列举一个典型案例？
孙主任：航空材料、涂层以及结构的防腐蚀性能的评价方法主要包括实验室加速腐蚀试验和自然环境暴露试验。不同材料的防腐蚀性能检测种类和方法不同，如铝合金主要采用航标、国军标、ASTM、ISO 以及美军标等进行晶间腐蚀、剥落腐蚀、应力腐蚀等性能的检测与评价，而高强度结构钢和钛合金主要进行应力腐蚀和腐蚀疲劳等的检测。对于表面处理及防护涂层主要采用中性盐雾试验的方法进行耐性能的评价，如高强度钢无氰电镀镉钛涂层的耐中性盐雾性能应达到500 小时不出现红锈。
为了更好地模拟飞机的服役环境、进行航空结构环境适应性的评价，广泛开展环境模拟加速试验谱的研究，开展户外暴晒、舰上暴晒及实验室模拟加速试验，获得材料、防护体系、关键（易腐蚀）结构件环境耐久性数据，为整机防护体系改进提供依据；同时采用飞机腐蚀损伤及腐蚀环境的原位监测技术，将以往的“发现腐蚀- 进行修复”的模式转变为“预测腐蚀- 进行管理”的模式，根据预测结果决定飞机维护和管理策略。
结语：航空工业腐蚀问题已成为决定海洋环境服役飞机寿命、保证技战术水平的关键因素，其腐蚀防护与控制是一个系统工程，贯穿设计、研制、生产、使用全过程。需要从结构设计、材料筛选、表面处理、防护体系选择、维护/ 维修、腐蚀性能检测及评价等方面加强腐蚀控制。