摘要
碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)具有优异的综合性能，可克服金属特有的一些技术制约，被广泛应用于航天航空、轨道交通等领域。但在实际应用中，不可避免的存在CFRP与铝合金的接触使用，两种材料之间存在的电位差会使连接件的键合处在特定的环境中发生电偶腐蚀，造成铝合金失效，连接件使用寿命降低。因此在提高铝合金/CFRP复合结构抗电偶腐蚀性能的同时，提高结构件力学性能尤为重要。本文针对该问题研究了碳纤维复合材料与6082铝合金、2A12铝合金的电偶腐蚀情况。 首先利用电化学腐蚀试验，获得6082铝合金、2A12铝合金及两种CFRP在腐蚀介质中的电偶腐蚀行为。然后通过电化学噪声(EN)研究电解质浓度和温度对CFRP与铝合金间电偶腐蚀性能的影响规律，并结合扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)分析腐蚀后的形貌及成分。最后通过盐雾腐蚀与拉伸试验，研究有无玻璃纤维防护层的铝合金/CFRP连接件耐蚀性能及界面结合强度，利用X射线光电子能谱(XPS)分析腐蚀过程及产物，对防护措施做出评价与指导。结果如下： 添加玻璃纤维防护层的纤维复合材料(GCFRP)自腐蚀电流密度和自腐蚀速率降低，极化电阻增大了3个数量级，耐蚀性能提高。6082/GCFRP的平均电偶腐蚀电流密度比6082/CFRP降低三个数量级，2A12/GCFRP的平均电偶腐蚀电流密度比2A12/CFRP降低两个数量级。 电解质浓度的增大对电偶腐蚀有促进作用，当NaCl电解质溶液浓度大于8wt.%时，促进效果明显降低。而温度对电偶腐蚀的影响更大，腐蚀电流密度值随温度升高而增大，铝合金表面腐蚀情况也随温度升高更严重，其中6082铝合金耐电偶腐蚀性能强于2A12铝合金。 在相同的盐雾腐蚀周期下，添加玻璃纤维防护层能够提高连接件的耐腐蚀性能。即6082/CFRP连接件在腐蚀10天后铝合金表面出现少量的腐蚀坑，15天后出现脱落现象；而6082/GCFRP连接件在腐蚀15天后，试件表面出现少量腐蚀坑，20天后仍未观察到明显的脱落现象。对于2A12/CFRP体系盐雾腐蚀5天后出现腐蚀坑与白色腐蚀产物；2A12/GCFRP体系在10天后出现少量白色腐蚀产物，15天后出现腐蚀坑。 添加玻璃纤维防护层提高了铝合金/CFRP连接件的拉伸性能。相同的盐雾腐蚀周期下，铝合金/GCFRP连接件的拉伸载荷大于铝合金/CFRP连接件。即盐雾腐蚀20天后，6082/CFRP连接件的强度保留率为20.8%，6082/GCFRP连接件的强度保留率为43.2%；2A12/CFRP连接件与2A12/GCFRP连接件的拉伸载荷比未腐蚀试样降低了91.1%和73.6%。
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