题目：海洋大气环境铝合金腐蚀预测神经网络模型

LY12铝合金作为一种优良的结构材料广泛应用于航空航天等领域。在我国军用飞机使用的主体材料中以LY12为代表的结构铝合金占70%左右，用于机身蒙皮、框、机翼壁板、翼梁缘条、纵横受力构件、加强型材等。在海洋大气环境中使用的LY12铝合金腐蚀非常普遍，通常是由点蚀开始、逐步发展为晶间腐蚀和剥蚀，成为影响装备寿命的主要原因之一。在国家科委、国家自然基金委联合组织的“材料自然环境腐蚀”重大项目子课题—“有色金属大气腐蚀数据积累及规律研究”和国防军工环境试验与观测“十五”计划某重点项目中，LY12铝合金在海洋大气环境中的腐蚀一直是重点考察的内容之一。但长期以来，对于评定装备使用寿命十分必要的结构铝合金腐蚀预测问题，一直没有得到很好的解决。 本文分别从外场暴露和加速腐蚀两个方面研究了海洋大气环境因素对LY12铝合金初期腐蚀的影响，总结出铝合金在海洋大气环境中的初期腐蚀特征，并给出了BP和RBF两种神经网络腐蚀预测模型，内容包括： 1) 通过LY12铝合金在厦门海域鼓浪屿试验站的外场暴露试验，考察了LY12铝合金在海洋大气环境中的初期腐蚀特征。LY12铝合金在4年的暴露期内主要处于轻微点蚀阶段。 2) 自行设计了“溶液中浸-气氛中暴露”模拟海洋大气环境加速腐蚀试验，并通过与同期进行的“间歇盐雾”试验、“周期浸泡”试验的比较，结合LY12铝合金在海洋大气环境中的初期腐蚀特征考察其相关性。 在自行设计的加速腐蚀试验中，Cl- 和SO2等污染物的引入用水膜裹挟的方法，污染离子沉积量的标定用电位测定法，最大点蚀深度的测量用“磨削测重+显微聚焦观察”2步法。通过这些试验方法上的改进，研究的是材料表面真实的污染物沉积量与腐蚀之间的关系。 3) 应用自行设计的加速腐蚀试验方法研究了海洋大气环境中温度、湿度、Cl-和SO2沉降量等对LY12铝合金初期腐蚀的影响。主要结论如下： a) 在海洋大气环境中，LY12铝合金初期腐蚀受湿度和Cl-沉降量影响很大，受25℃以下温度影响较小，温度高于35℃，相对湿度高于70%，Cl-沉降量高于1mg/100cm2，点蚀发展迅速；在Cl-沉降量较低，但SO2沉降量高于0.1 mg/100cm2时，腐蚀加速明显，表明Cl-和SO2对铝的腐蚀有协同效应。 b) 在海洋大气环境中，温度、湿度、Cl-和SO2沉降量等环境因素的改变对铝合金初期腐蚀形貌有较大影响，对腐蚀电位和电化学阻抗类型几乎无影响；LY12铝合金初期腐蚀增重和点蚀深度整体上随着温度、湿度、Cl-和SO2沉降量升高而增大；初期腐蚀增重随时间变化较好的符合幂函数Y=a+bXc和二次多项式Y=A0+A1X+A2X2，腐蚀越明显，相关性越好。 4) 初步构建了用于铝合金大气腐蚀预测的BP和RBF两种神经网络模型，其主要特点为： a) 这两种神经网络腐蚀预测模型是多输入、多输出模型，其中，铝合金外场腐蚀神经网络模型以合金中非铝元素含量、主要合金元素含量、大气温度、大气相对湿度、大气中Cl-沉降量、HCl浓度、SO3沉降量、SO2浓度、时间等9个参量为网络输入，以年腐蚀率为网络输出；LY12铝合金加速腐蚀神经网络模型以温度、相对湿度、Cl-沉降量、SO2沉降量、时间等5个参量为网络输入，以腐蚀增重和最大腐蚀深度为网络输出。 b) 依据RBF神经网络构建原理与腐蚀过程的相似性，首次将RBF网络应用于腐蚀预测建模，并赋予RBF网络隐节点数据中心是腐蚀敏感区中心的物理意义；RBF网络具有局部响应特性，尤其适合训练具有区域集中特点的外场腐蚀数据；相较常用的函数拟合建模方法以及BP模型，RBF腐蚀预测模型更直观，更简捷，预测精度也满足要求。 c) 提出了基于加速腐蚀神经网络预测结果并结合函数拟合的方法，用以确定加速腐蚀时间和外场腐蚀时间的对应关系，以及加速腐蚀对外场腐蚀的加速关系。