● 摘要
高强铝合金是现役飞机的主要承力构件用量最多的材料之一，但是在沿海或者内陆湿热环境中铝合金极易发生腐蚀，严重降低飞机的使用寿命。因此深入研究高强铝合金材料在典型腐蚀环境中的腐蚀行为和腐蚀特征，具有重要的理论意义和工程实践意义。 本文以典型飞机结构材料2A12和7B04高强铝合金为研究对象，研究在典型腐蚀环境（3.5%NaCl盐水浸渍试验环境和3.5%NaCl中性盐雾试验环境）中铝合金的腐蚀行为影响因素及腐蚀特征模拟与腐蚀损伤预测技术。实验通过扫描电子显微镜等设备观察和采集腐蚀形貌特征，应用数字图像处理技术和分形理论提取腐蚀形貌特征信息（灰度、表面腐蚀损伤度、分形维数等）对试样腐蚀形貌进行量化表征，结合常规腐蚀参数（腐蚀深度、腐蚀坑开口面积、腐蚀坑数量等）建立相关的神经网络预测模型，并模拟铝合金材料点腐蚀坑的三维分布图。 结果表明：不同包铝层去除方法所得2A12铝合金腐蚀速度不同，材料表面铜富集程度越高，试样在中性盐雾环境中的腐蚀速度越快。采用高温（90~100℃）除包铝（有缓蚀剂三乙醇胺）并进行砂纸打磨所得试样表面铜富集程度低，其对应的腐蚀速度也最慢。在盐水浸渍试验环境中，2A12和7B04铝合金都存在一个发生点腐蚀的暴露面积临界值，当暴露面积小于该值时材料表面没有明显的点腐蚀特征，这两种铝合金腐蚀48h出现点蚀的暴露面积临界值分别为1mm2和25mm2。 通过腐蚀坑不同深度的轮廓模拟出2A12铝合金的腐蚀坑三维分布情况，由模拟结果可知腐蚀坑内部比腐蚀坑表面面积大，且当深度为19~26μm时其腐蚀坑分形维数也达到最大，这说明2A12铝合金的腐蚀坑在材料表面下向横向扩展，成底切型。 基于MATLAB软件平台和编程语言研究了数字图像处理、分形和神经网络，对腐蚀特征进行量化表征。在中性盐雾环境中2A12和7B04铝合金试样的表面腐蚀损伤度和分形维数随时间延长不断增大，这与试样表面腐蚀形貌特征相对应。利用BP神经网络可以预测2A12和7B04铝合金材料在腐蚀环境中表面腐蚀损伤度、分形维数和最大腐蚀深度随腐蚀时间的变化规律。基于训练完成的BP神经网络可以利用试样的表面腐蚀损伤度和分形维数预测最大腐蚀深度，极大地提高腐蚀研究的效率。