碳纤维复合材料与铝合金电偶腐蚀行为研究
科研训练报告
得分
碳纤维复合材料与铝合金电偶腐蚀行为研究
学院航空学院
学号2013300501 2013300502
姓名杨旭宁杨英双
指导教师
日期2016年5月
碳纤维复合材料与铝合金电偶腐蚀行为研究
一、前言
1、由于腐蚀电位不同，造成同一介质中异种金属接触处的局部腐蚀，就是电偶腐蚀（galvanic corrosion），亦称接触腐蚀或双金属腐蚀。由于腐蚀电位的不同，造成同一介质中异种金属接触处的局部腐蚀，该两种金属构成宏观腐蚀电池，产生电偶腐蚀电流，使电位较低的金属（阳极）腐蚀溶解速度增加，而电位较高的金属（阴极）溶解速度减小甚至不腐蚀以致阴极是受到阳极保护。阴阳极面积比例增大，介质电导率减小，都会使阳极腐蚀加重。
电偶腐蚀是一种危害极为广泛和可能产生严重损失的腐蚀形式，广泛地存在于船舶、油气、航空、建筑工业和医疗器械及日常生活中。例如它会造成热交换器、船体推进器、阀门、冷凝器与医学植入件的腐蚀失效，是一种普遍存在的腐蚀类型。电偶腐蚀往往会诱发和加速应力腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀、氢脆等其他各种类型的局部腐蚀，从而加速机件的失效、设备的破坏。
2、电偶腐蚀的主要防止措施有：①选择在工作环境下电极电位尽量接近（最好不超过50毫伏）的金属作为相接触的电偶对；②减小较正电极电位金属的面积，尽量使电极电位较负的金属表面积增大；③尽量使相接触的金属电绝缘,并使介质电阻增大；④充分利用防护层，或设法外加保护电位。选择防护方法时应考虑面积律的影响，以及腐蚀产物的影响等。
a.设计与组装：尽量选择在电偶序中位置靠近的金属组合，尽量避免“大阴极—小阳极”的组合结构。不同金属部件之间应采取绝缘，阴极部件金属应采用易于更换且较为价廉的材料。使用介质不一定有现成的电偶序，需要预先实验。
b.涂层或镀层：在金属上使用金属镀层或者非金属镀层，不要仅把阳极性材料覆盖起来，应同时将阴极材料覆盖起来。如果只涂覆与阳极上，由于涂层多孔性或局部剥落则会导致小阳极—大阴极组合。同时采用金属镀层时应在两种金属表面镀同一种金属镀层。
3、阴极保护：①可采用外加电源对整个设备施行阴极保护；②可以安装一块电位比两种金属更负的第三金属使他们都变为阴极。
二、实验原理及方法
从收集到的相关资料分析知道，电偶腐蚀的研究方法较多，但主要分成腐蚀浸泡失重法和腐蚀电化学测试法两大类。前者以两种材料组成的电偶对在研究的环境中一段时间内由电偶腐蚀引起的材料重量损失为依据来评定两种材料组成电偶对发生电偶腐蚀的严重程度；而后者，即腐蚀电化学研究方法则是腐蚀电化学原理出发，通过专用的仪器设备测量、比较偶对材料在研究介质中的开路电位（介质中形成稳定的自然腐蚀电位）的高低、电偶电动势的大小、研究时间内电偶对腐蚀电流的大小及其随时间的变化情况等参数特性来研究电偶腐蚀的情况。通过两种方法的比较可以看出，腐蚀电化学方法具有快捷、方便的特点。
绘出的实验测试装置图如下:
1-电偶腐蚀计2-试样架3、6-试样4-参比电极5-鲁金毛细管
7、8-试样接线柱9-参比电极接线柱10-电解池
图1. 电偶腐蚀电化学测试装置示意图
本试验主要研究了T600/5222碳纤维复合材料与铝合金（6606）在人造海水中的电偶腐蚀行为。相互偶接后，在3.5％NaCl腐蚀介质（pH值调节为6.4～7.2）中，观察其相互偶接部分的形貌变化，同时利用ZRA-1电偶腐蚀计测量电势差和电偶电流，试样尺寸为：1.85cm*2.95cm的T300/5222碳纤维复合材料，2.85*1.85cm铝合金；实验连续进行8h。
实验时实物连接具体装置如图2所示。
图2. 电偶腐蚀电化学测试装置实物图
三、实验步骤
1.打开ZRA-1电偶腐蚀计，将其预热15min。
2.准备T600/5222碳纤维复合材料与铝合金（6606）试样，并测量尺寸。
3.在烧杯中倒入足量人造海水（3.5％NaCl溶液），没入试样材料的实验面积。并组成电路如图2所示。
4.从ZRA-1电偶腐蚀计上读出Ek1，Ek2。
5.每隔若干分钟记录电偶电流Ig随实验时间的对应数据。
四、实验结果分析与讨论
T600/5222碳纤维复合材料与铝合金相互偶接后组成电偶腐蚀对，用ZRA-1电偶腐蚀计测量该电偶对在3.5％NaCl腐蚀溶液中的腐蚀电化学性能。试验进行八小时后，可观察到铝合金表面有气泡产生，同时可观察到白色絮状物，碳纤维基本无变化。
用Origin软件录入数据后，得到的电偶电流与时间的曲线图如下，
图3.电偶电流随时间变化曲线
得到的电偶电流密度与时间的曲线图如下
图4.电偶电流密度随时间变化曲线
由图可以看出，电偶电流密度在实验开始前段时间变化比较剧烈，而且快速减小，59uA/cm2急剧降低到28uA/cm2，这是由于实验开始时，T600/5222碳纤维复合材料与铝合金之间电势差较大，所以产生的电流较大。实验进行一段时间后，电势差减小，反应逐渐趋于稳定，离子浓度也逐渐稳定，所以电流较为平稳，在28uA/cm2~38uA/cm2之间波动。
五、实验结论
1.由测量到的Ek1=
2.11mv，Ek2=-
3.25mv，得到阴极为铝合金，阳极为
T600/5222碳纤维复合材料，它们的电势差为5.36mv。
2.对电偶电流密度随时间变化曲线进行积分，并除以时间可以得出平均电偶电流密度，得到平均电偶电流密度ig=31.56 uA/cm2。
标准《GB/T15748-1995船用金属材料电偶腐蚀试验方法》中，按平均电偶电流密度Ig的大小将电偶腐蚀敏感性分为五级:
A级 ig≤0.3 uA/cm2
B级 0.3 C级 1.0 D级 3.0 E级 ig>10.0 uA/cm2 对照上述标准，可知T600/5222碳纤维复合材料与铝合金（6606）的腐蚀敏感性等级为E级，即两种材料间的电偶腐蚀较为严重，应采取相应的保护措施。 参考文献： 1. 刘道新编著《材料腐蚀与防护》[M],西北工业大学出版社，2006.9 2. 孙跃，胡津编著，金属腐蚀与控制[M].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社，2003:7-10 3. 吴荫顺，方智等编著《腐蚀试验方法与防腐蚀检测技术》【M】化学工业出版社，1996.3 4. 陆峰，张晓云等，碳纤维复合材料与铝合金电偶腐蚀行为研究 中国腐蚀蚀与防护学报【J】 Vol.25,N0.12005 碳纤维复合材料芯导线 在新建与改造线路应用技术经济分析[摘要]碳纤维复合材料芯导线的出现为线路增容和减少输电走廊等问题的解决提供了一种途径。本文分析了其优点并调研了其在国内外的科研、应用情况。本文结合我国220kV改造线路和500kV新建线路的典型参数，计算分析了应用碳纤维复合材料芯导线的技术经济性，从结果可见碳纤维复合材料芯导线的应用从技术上讲是可行的，从经济上讲是合理的。 [关键词] 碳纤维复合材料芯导线，500kV新建线路，220kV改造线路，技术经济比较； 1.前言 随着我国经济的快速发展，电力需求不断增长，电力负荷不断增加。在土地资源日益稀缺、用电需求持续增长的情况下，如何使输电走廊尽可能少地占用土地资源，又能提高电网的输电能力，已经成为日益重要、亟待解决的难题，提高新建线路的单位输送容量和实施现有线路的扩容改造是两条有效的途径。 相比于同规格的钢芯铝绞线，碳纤维复合材料芯导线具有质量轻、抗拉强度大、线膨胀系数小、弧垂小、载流量大、耐高温、耐腐蚀等特点。[1]碳纤维复合材料芯导线的共同特点是芯主要由碳纤维和热硬化性树脂构成。碳纤维是由含碳量较高且在热处理过程中不熔融的人造化学纤维，经热稳定氧化处理、碳化处理及石墨化等工艺制成的特种纤维。碳纤维具有一般碳素材料的特性，如耐高温、耐磨擦、导电、导热及耐腐蚀等，同时沿纤维轴方向表现出很高的强度，具有很高的比强度。碳纤维增强环氧树脂复合材料比重 小、刚性好、强度高，其比强度、比模量等综合指标在现有结构材料中是最高的，能够满足输电导线在强度、刚度、重量、疲劳特性等方面的严格要求。 [2]碳纤维复合材料芯导线技术的工程应用推广，符合国家电网公司推动“两型三新”线路建设的精神，不仅对于提高输电线路的输送容量和电网的安全可靠性，以及降低架空输配电工程总造价具有非常重要的意义;还将促进新技术、新工艺、新材料的研究;也势必推动国内相关产业的技术升级与进步。 碳纤维复合材料芯导线能否在新建线路和扩容改造工程中应用，不仅要在技术上可行还要在经济上合理，因此要结合具体的工程进行技术经济比较。 2 国内外研究和应用现状 2.1 日本的概况 20世纪90年代，日本昭和电线电缆株式会社、东京制纲株式会社和东北电力株式会社共同开发了一种称为ACFR(碳纤维芯铝绞线)的低驰度导线，主要用于解决既有架空输电线路导线弧垂过大、对地净距不足的问题。其基本思想是用相同直径的碳纤维复合材料(Carbon Fiber Reinforced Polymer，CFRP)代替一般钢芯铝绞线(ACSR)中的钢芯，结构和外观如图2-1所示。复合材料芯的质量是常规钢芯的约1/5，线膨胀系数约为1/12。试验证明，这种新型复合材料芯导线的抗拉强度远远超过了ACSR，在常温下的应力——伸长特性呈现弹性体，没有塑性变性，断裂时的伸长量比钢绞线小，约为1.6%。耐热性基本与ACSR相同。ACFR在提高导线强度、降低导线重量和驰度方面具有突出的优点，其迁移点温度约为70℃，运行温度达150℃，重量比相同直径的ACSR导线轻30%。当导电体采用耐热铝时，可以得到耐热性能更好的TACFR导线，在降低导线驰度的同时，提高导线的载流量[3]。ACFR是ACSR 一对一的材料替换，导线外形、结构构造形式和尺寸与传统导线完全一样。 实验三：电偶腐蚀速度的测定 一、试验目的： 1.掌握电偶腐蚀测试原理； 2.掌握电极电位、耦合电流的测量方法； 3.掌握实验分析方法。 二、实验原理： 当两种金属或合金相接触在溶液中可以发现在该液中电，位较负的金属腐蚀速度加大，而电位较正的金属受到保护，这种现象就是电偶腐蚀。金属或合金制成电极，应用电偶腐蚀计测量，便可测定其各个电极开路电位，耦合电位，回路电流等值。 三、仪器药品 电偶腐蚀计，金属电极（Fe，紫铜，黄铜），饱和甘汞电极，烧杯，量筒，天平 砂纸，滤纸，酒精棉，pH试纸，NaCl， 四、实验内容及步骤 1．将各电极用水砂纸打磨光亮，用酒精棉擦干待用； 2．配制100毫升3％NaCl溶液，连接电偶腐蚀计线路； 3．测定各电极在3％NaCl溶液中相对于石墨电极的自腐蚀电位，填入表格； 4．测Fe－紫铜和黄铜－紫铜电偶电流随时间的变化 待电极自腐蚀电位稳定后接通电路，测定电偶电流随时间的变化情况，直到电流比较稳定时为止，测量耦合电极相对于参比电极的电位。电偶电流最初随时间变化较快，可适当缩小记录时间间隔，15秒或半分钟计一次数。 五、实验数据及结果处理 1．所有测量数据记录于表格中 自腐蚀电位：Fe：-0.595V 黄铜：-0.208V 紫铜：-0.192V 耦合电位：Fe－紫铜：-0.552V 黄铜－紫铜：-0.218V Fe－紫铜电偶电流随时间变化 黄铜－紫铜电偶电流随时间变化 2．将Fe－紫铜和黄铜－紫铜电偶电流随时间的变化绘制在同一张图中； Ig/mA t (s) 3．结果及讨论 1.测量个电极开路电位时，其电位一直浮动不定，这是由于金属表面的极化和由 于阴、阳极反应生成表面膜或腐蚀产物的影响。 2.两金属电极电位差越大，其测量电流Ig越大，试验中Fe-紫铜电偶为-0.552V， 大于紫铜-黄铜电偶的耦合电位，所以其测量的Ig也大于后者。 3.随着反应的进行，Ig均随时间而减小，反应初始时Ig下降迅速，之后，随着 极化的进行，由于电极外侧生成钝化膜等原因，电流都逐渐减小，之后趋于平 稳，中间也有波动起伏的过程。 4.电极是否打磨干净会影响试验中电流的稳定和大小，但整体Ig-t变化趋势不变。 参考文献 1、《实验电化学》王圣平编中国地质大学出版社 2、《腐蚀电化学原理》第一版曹楚南编 ACCC碳纤维复合芯导线 ACCC碳纤维复合导线是目前全世界电力输变电系统理想的取代传统的钢芯铝铰导线、铝包钢导线、铝合金导线及进口殷刚导线的新产品，ACCC碳纤维复合导线与传统导线相比具有重量轻、强度大、低线损、弛度小、耐高温、耐腐蚀、与环境亲和等优点，实现了电力传输的节能、环保与安全。 ACCC碳纤维复合芯导线系列主要优点是： 1.强度为普通导线的2倍。普通钢丝的抗拉强度为1240Mpa-1410Mpa，而AC CC导线的碳纤维混合固化芯棒，是前者的两倍。 2.导电率高，节能6%。由于ACCC导线不存在钢丝材料引起的磁损和热效应，而且在输送相同负荷的条件下，具有更低的运行温度，可以减少输电损失约6%。 3.低弧垂，降低2倍以上垂度。ACCC导线与ACSR导线相比具有显著的低弛度特性，在高温条件下弧垂不到钢芯铝绞线的1/2，能有效减少架空线的绝缘空间走廊，提高了导线运行的安全性和可靠性。 4.重量轻10-20%。碳纤维复合芯导线的比重约为钢的1/4，在相同的外径下,A CCC的铝截面积为常规ACSR导线的1.29倍。ACCC导线单位长度重量比常规AC SR导线轻10-20%，显示了ACCC导线重量轻的优点。 5、耐腐蚀，使用寿命高于普通导线的2倍。碳纤维复合材料与环境亲和，同时避免了导体在通电时铝线与镀锌钢线之间的电化腐蚀问题，有效地延缓导线的老化，使用寿命高于普通导线的2倍。 6、同样容量线路投资成本低于普通导线。由于ACCC碳纤维复合导线倍容量运行，而且抗拉强度高、弛度小、重量轻等特点，可使杆、塔之间的跨距增大，高度降低，同样容量线路成本比普通导线低。 7、节约一半铝材的消耗。按每年电力电路200万吨铝用量计算，能节约铝材近100万吨。从保护环境、改善人类生态环境方面来说，具有划时代的意义 一、 填空题 1. 腐蚀的定义：物质（通常是金属）或其性能由于与环境发生反应所引起的变质。 2. 金属腐蚀测试方法按测试方法的性质可分为物理的、化学的和电化学的的试验方法。 3. 在重量法中清除腐蚀产物的方法有：机械法、化学清洗法、电解去膜法。 4. 在确定采用何种腐蚀研究方法时应从腐蚀介质、金属材质、腐蚀类型等三方面综合考虑。 5. 腐蚀试验结果的误差包括系统误差和偶然偏差。 6. 参比电极必需具备的性能有1）参比电极应是可逆电极，它的电极电位时可逆电位，符 合能斯特电极电位公式、2）电极过程的交换电流密度高，不易极化、3）具有良好的电 位稳定性和重现性、4）如果参比电极突然流过电流，断电后其电极电位应很快回复到 原先的电位值、5）电极电位随温度的变化小、6）制备、使用、维护简单方便。 7. 当两种不同金属在介质中相互接触，其中自腐蚀电位较负的金属在接触处的局部腐蚀速 度将加剧，而自腐蚀电位较正的金属在接触处的局部腐蚀速度将减慢。 二、 不定项选择题 1. 下列电极中，在任何温度时电极电位均为零的是：（C ） A 饱和甘汞电极 B 银—氯化银电极 C 标准氢电极 D 铜—硫酸铜电极 2. 下述方法中不属于电化学测试方法的有：（A 、C ） A 重量法 B 极化曲线法 C 电阻法 D 电偶法 E 交流阻抗法 3. 某金属工件由异种金属铆钉铆接而成，其工作时处于腐蚀介质中，从安全角度考虑，应 选用：（B ） A 小阳极大阴极结构 B 大阳极小阴极结构 C A 、B 都可以 4. 在经典电化学测试中，应通过盐桥与体系相连的是：（B ） A 辅助电极 B 参比电极 C 工作电极 D 全部需要 5. 在测定金属M 的电极电位M ?时，如测得M 与参比电极组成的电池的开路电压V 且连 接电极M 导线的极性为负，则M ?可表示为：（A ） A M V ??=-参比 B M V ??=+参比 C M V ?= D M V ??=-参比 6. A 、B 两种金属，令,c A ?＜B ?c ，，在介质中偶合后，如体系属于电化学极化控制体系， 则偶合电流I g 可表示为：（A ） A ,,,exp()0.434c A g g a A c A k I I I b ??-=- B ,,,exp()0.434c A g g a A c A k I I I b ??-=+ C ,,,exp()0.434c A g g a A c A k I I I b ??+=- D ,,,exp()0.434c A g g a A c A k I I I b ??+=+ 7. 金属腐蚀速率最常用的三种指标是：（A 、B 、C ） A 重量指标 B 深度指标 C 电流指标 D 机械强度指标 8. 一个金属浸在被氢气饱和的溶液中，则金属的有效溶解速度可表示为：（B ） A 1,1,a a k i i i =+ B 1,1,a a k i i i =- C 1,2,a a a i i i =- D 1,2,a a k i i i =- 碳纤维材料的性能及应用 摘要：介绍了碳纤维及其增强复合材料，详细介绍了碳纤维复合材料的分类和特性,着重阐述了碳纤维及其复合材料在高新技术领域和能源、体育器材等民 用领域的应用，并对未来碳纤维复合材料的发展趋势进行了分析。 关键词：碳纤维性能应用 0引言 碳纤维复合材料具有轻质、高强度、高刚度、优良的减振性、耐疲劳和耐腐蚀等优异性能。以高性能碳纤维复合材料为典型代表的先进复合材料作为结构、功能或结构/功能一体化材料，不仅在国防战略武器建设中具有不可替代性，在绿色能源建设、节约能源技术发展和促进能源多样化过程中也将发挥极其重要的作用。若将先进碳纤维复合材料在国防领域的应用水平和规模视作国家安全的重要保证，则碳纤维复合材料在交通运输、风力发电、石油开采、电力输送等领域的应用将与有效减少温室气体排放、解决全球气候变暖等环境问题密切相关。随着对碳纤维复合材料认识的不断深化，以及制造技术水平的不断提升，碳纤维复合材料在相关领域的应用研究与装备不断取得进展，借鉴国际先进的碳纤维复合材料应用经验，牵引高性能碳纤维及其复合材料的国产化步伐，对于改变经济结构、节能减排具有重要的战略意义。 1碳纤维材料 1.1何为碳纤维材料 碳纤维是一种含碳量在9 2% 以上的新型高性能纤维材料, 具有重量轻、高强度、高模量、耐高温、耐磨、耐腐蚀、抗疲劳、导电、导热和远红外辐射等多种优异性能, 不仅是21 世纪新材料领域的高科技产品, 更是国家重要的战略性基础材料, 政治、经济和军事意义十分重大。碳纤维分为聚丙烯睛基、沥青基和粘胶基 3种, 其中90 % 为聚丙烯睛基碳纤维。聚丙烯睛基碳纤维的生产过程主要包括原丝生产和原丝碳化两部分。用碳纤维与树脂、金属、陶瓷、玻璃等基体制成的复合材料, 广泛应用于航空航天领域体育休闲领域以及汽车制造、新型建材、 碳纤维增强复合材料概述 摘要：本文对碳纤维增强复合材料进行了介绍，详细介绍了其优点和应用。并对碳纤维复合材料存在的问题提出建议。 关键字：碳纤维，复合材料，应用 Abstract: In this paper, the carbon fiber reinforced composite materials are introduced, its advantages and application was introduced in detail. And puts forward Suggestions on the problems existing in the carbon fiber composite materials. Key words: carbon fiber, composite materials, applications 1.碳纤维增强复合材料介绍 复合材料是将两种或两种以上不同品质的材料通过专门的成型工艺和制造方法复合而成的一种高性能新材料，按使用要求可分为结构复合材料和功能复合材料，到目前为止，主要的发展方向是结构复合材料，但现在也正在发展集结构和功能一体化的复合材料。通常将组成复合材料的材料或原材料称之为组分材料（constituent materials），它们可以是金属陶瓷或高聚物材料。对结构复合材料而言，组分材料包括基体和增强体，基体是复合材料中的连续相，其作用是将增强体固结在一起并在增强体之间传递载荷；增强体是复合材料中承载的主体，包括纤维、颗粒、晶须或片状物等的增强体，其中纤维可分为连续纤维、长纤维和短切纤维，按纤维材料又可分为金属纤维、陶瓷纤维和聚合物纤维，而目前用得最多的和最重要的是碳纤维[1]。 碳纤维是一种直径极细的连续细丝材料，直径范围在6～8 μm 内，是近几十年发展起来的一种新型材料。目前用在复合材料中的碳纤维主要有两大类：聚丙烯腈基碳纤维和沥青基碳纤维，分别用聚丙烯腈原丝（称之为前驱体）、沥青原丝通过专门而又复杂的碳化工艺制备而得。通过碳化工艺，使纤维中的氢、 电偶腐蚀 电偶腐蚀也叫以异金属腐蚀或接触腐蚀，是指两种不同电化学性质的材料在与周围环境介质构成回路时，电位较正的金属腐蚀速率减缓，而电位较负的金属腐蚀加速的现象。构成这种现象的原因是这两种材料间存在着电位差，形成了宏观腐蚀原电池。电偶腐蚀作为一种普遍的腐蚀现象，可诱导甚至加速应力腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀、氢脆等腐蚀过程的发生。产生电偶腐蚀应同时具备下述三个基本条件：第一，具有不同腐蚀电位的材料，电偶腐蚀的驱动力是被腐蚀金属与电连接的高腐蚀电位金属或非金属之间产生的电位差；第二，存在离子导电支路，电解质必须连续地存在于接触金属之间，构成电偶腐蚀电池的离子导电支路；第三，存在电子导电支路，即被腐蚀金属与电位高的金属或非金属之间要么直接接触，要么通过其他电子导体实现电连接，构成腐蚀电池的电子导电支路。 浸泡试验 浸泡试验是常用的电偶腐蚀试验方法之一。将两种不同金属按实际的面积比例制成一定形状的试样，紧固在一起，构成一组点偶对试样。将上述电偶对试样暴露于腐蚀介质中进行腐蚀实验，并将其试验结果与在相同介质条件下未经偶接的这两种金属的腐蚀试验结果相比较，以判断电偶效应。根据试验的目的和要求，采用失重测量、电阻测量和表观检查等方法，对比上述两组试验结果。大气中的电偶腐蚀试验在实验技术上要比溶液中的试验容易一些。因为在大气条件下，作为电解质的水膜具有相当高的电阻，这就限制了电偶作用的距 离，从而限制了相对面积作用，即使是最不相容的金属，电偶作用也仅限于对接触线附近的5~6mm处。 电位测量 电位测量包括电偶对中各个金属本身的自然腐蚀电位测量、偶对金属的电位差测量和金属偶接后的电偶电对测量。 电位测量是研究电偶腐蚀的重要手段，测试简单易行。不同金属在接近实际使用介质条件下所测得的稳定开路电位的高低，标志着它们在该特定环境下相对的热力学稳定性。因此，可根据开路电位的测量结果，预测不同金属偶接后的电偶效应。在某些情况下，按金属在特定介质中稳定电极电位排列的电偶序中两种金属之间间隔远近来大致表征电偶效应的相对大小。需要特别注意的是，电位测量结果以及电偶序并没有反映金属的极化特征，所以并不能直接由此得到电偶腐蚀速度。此外，电极电位往往是随时间变化的，因此金属在电偶序中的位置也可能随时间而变化。 极化测量 根据混合电位理论，极化曲线可用来预测两种金属偶接后各自的腐蚀速度。首先分别测出各偶对金属在实际介质中单独存在时的阳极极化曲线和开路电位，然后再测出这两种金属按实际几何形状和面积比例偶接后的混合电位Eg。这一电位与上述两条阳极极化曲线相交所对应的电流密度，即为金属偶接后新的腐蚀速度，据此可预测这两种金属在偶接后的腐蚀速度的变化。极化测量在电偶腐蚀中的另一个重要应用是判断局部腐蚀。 碳纤维复合材料 碳纤维增强复合材料(Carbon Fibre-reinforced Polymer, 简称CFRP)是以碳纤维或碳纤维织物为增强体，以树脂、陶瓷、金属、水泥、碳质或橡胶等为基体所形成的复合材料，简称碳纤维复合材料。 碳复合材料的特性主要表现在力学性能、热物理性能和热烧蚀性能三个方面。 (1)密度低(1.7g/cm3左右)在承受高温的结构中，它是最轻的材料;高温的强度好，在2200oC时可保留室温强度;有较高的断裂韧性，抗疲劳性和抗蠕变性;而且拉伸强度和弹性模量高于一般的碳素材料，纤维取向明显影响材料的强度，在受力时其应力-应变曲线呈现"假塑性效应"即在施加载荷初期呈线性关系，后来变成双线性关系，卸载后再加载，曲线仍为线性并可达到原来的载荷水平。 (2)热膨胀系数小，比热容高，能储存大量的热能，导热率低，抗热冲击和热摩擦的性能优异。 (3)耐热烧蚀的性能好，热烧蚀性能是在热流作用下，由于热化学和机械过程中引起的固体材料表面损失的现象,通过表层材料的烧蚀带走大量的热量,可阻止热流入材料内部, C-C材料是一种升华-辐射型材料。 复合原理它以碳纤维或碳纤维织物为增强体，以碳或石墨化的树脂作为基体。 复合以后的这种材料在高温下的强度好，高温形态稳定，升华温度高，烧蚀凹陷性，平行于增强方向具有高强度和高刚性，能抗裂纹传播，可减震，抗辐射。 碳纤维增强尼龙的特色 碳纤维具有质轻、拉伸强度高、耐磨损、耐腐蚀、抗蠕变、导电、传热等特色，与玻璃纤维比较，模量高3?5倍，因而是一种取得高刚性和高强度尼龙资料的优秀增强资料。碳纤维复合资料可分为长（接连）纤维增强和短纤维增强两大类。纤维长度可从300~400m 到几个毫米不等。曩昔10年中，大家在改善不一样品种的碳纤维复合资料加工办法和功能方面投入了许多的研讨。从预浸树脂到模塑法加工，从短纤维掺混塑料注射加工到层压成型，在碳纤维复合资料及制品制造方面积累了许多成功的经历。当前普遍认为，长（接连）纤维有高强、高韧方面的优越性，短切纤维有加工性好的特色。因而，长碳纤维复合资料在加工上完善成型技术、短碳纤维复合资料进一步进步力学功能是碳纤维复合资料开展的方向。 依据碳纤维长度、外表处理方式及用量的不一样，还能够制备归纳功能优秀、导电功能各异的导电资料，如抗静电资料、电磁屏蔽资料、面状发热体资料、电极资料等。碳纤维增 1、腐蚀原电池原电池是腐蚀原电池的基础。腐蚀原电池的实质是一个短路的原电池。腐蚀 原电池的形成条件：阳极阴极电解质溶液电路。阳极过程：金属溶解过程，以离子形式转入溶液，并把电子留在金属上，又称为氧化过程。M M n+ + ne。电子转移：在电路中电子由阳极流至阴极。 ?阴极过程：接受电子的还原过程。 ?腐蚀原电池工作所包含的三个基本过程既是互相独立、又是彼此联系的。只要其中 一个过程受到阻滞不能进行，则其他两个过程也将停止，金属腐蚀过程也就停止了。 ?①、析氢腐蚀②、吸氧腐蚀 2、腐蚀原电池与一般原电池的比较:二者结构和原理无本质的区别。腐蚀原电池是一种短路的原电池，有电流但不能利用，以热的形式散失，其直接结果是造成了金属的腐蚀。 3、宏电池：用肉眼能明显看到的由不同电极所组成的腐蚀原电池。形成条件分类：电偶腐蚀电池：不同金属与同一电解溶液接触，如钢管本体金属与焊缝金属，镀锌钢管与黄铜阀。浓差电池：同一金属不同部位接触不同的电解质。造成不同区域电位不同，可分为氧浓差电池和盐浓差电池。温差电池：同一金属在同一电解质溶液中，由于各部位温度不同而构成的腐蚀电池。如换热器。 4、微电池：由金属表面上许多微小的电极所组成的腐蚀原电池叫微电池。形成微电池的基本原因：金属化学成分的不均匀性；金属组织的不均匀：晶粒晶界的电位不同；金属物理状态不均匀：变形和应力不均匀；金属表面膜的不均匀；土壤微结构的差异。 5、电极：电子导体（金属）与离子导体（液、固电解质）接触，并且有电荷在两相之间迁移而发生氧化还原反应的体系，称为电极。电极反应：在电极与溶液界面上的进行的电化学反应称为电极反应。双电层：当金属浸入电解质溶液中时，其表面离子与溶液中的离子相互作用，使界面处金属和溶液分别带异电荷，即双电层(electrostatic double layer, double electrode layer)。电极电位：双电层两侧的电位差，即金属与溶液之间的电位差称为电极电位。1.双电层的建立（establishment of double electrode layer）通常有两种双电层：（1）活性强金属：金属表面带负电荷，溶液带正电荷。（2）活性弱金属（贵金属）：金属表面带正电荷，溶液带负电荷。特殊双电层：吸附双电层。2.双电层的结构1双电层是有紧密层和分散层两大部分组成。2电极电位是金属表面与扩散层末端的电位差。3电极电位的大小是由双电层上金属表面的电荷密度（单位面积上的电荷数）决定的。 6、电极电位的测量方法：将待测金属电极相对一个参比电极测出该腐蚀原电池的电动势（电压），为相对的电极电位值。氢标准电极电位(SHEP）：是指被测电极与标准氢电极组成的腐蚀原电池的电位差。标准氢电极（SHE）:1atm,25℃，氢离子活度为1，进行氢电离可逆反应的电极体系。人为规定氢的标准电极电位E0=0。电动序：电位越低，金属的负电性越强，离子化越大，腐蚀趋势就更加严重。其他常用的参比电极（reference electrode）1)饱和甘汞电极（SCE）2）铜/硫酸铜电极(CSE)。 7、电位—PH图：是以纵坐标表示电极反应的平衡电极电位(相对于：SCE)，横坐标表示溶液pH值的热力学平衡图。腐蚀区，非腐蚀区，钝化区。 CMB2510A腐蚀速度测量仪 （价格：-- 元） CMB-2510A腐蚀速度测量仪是采用电化学线性极化、弱极化、交流阻抗技术相结合的方法研制的，专门用于介质电阻较大的腐蚀环境。一般的线性极化和弱极化方法所测得的极化电阻还包括了腐蚀体系的介质电阻，经计算所得到的腐蚀速率隐含了介质电阻的影响所带来的误差，使得实测的腐蚀速率比真实的腐蚀速率小得多。采用交流阻抗方法，对腐蚀体系施加微小的高频正弦信号，高频信号可穿过金属和腐蚀介质之间所形成的电化学双电层电容，使得施加的高频信号全部作用在介质电阻上，由此可准确的测得腐蚀体系的介质电阻。从线性极化所测得的极化电阻中减掉介质电阻得到实际的极化电阻值，从而准确的获得腐蚀速率。 CMB-2510A腐蚀监测仪对于土壤环境下的腐蚀速率监测、水中含油以及大气环境下的腐蚀监测、缓蚀剂的缓蚀效率监测是一种非常好的测量手段。 CMB-4510A缓蚀剂快速评定仪 （价格：-- 元） 仪器可以准确地监测体系腐蚀率的变化，尤其适用于缓蚀剂的快速评价和筛选。提供了一种快速有效的药剂缓蚀性能评价手段。 仪器采用电化学弱极化原理同交流阻抗测量技术相结合，通过高频区测量，有效地消除了溶液电阻IR降的影响，使测量更准确。 仪器可同时进行四种药剂的缓蚀效果评定。可直接测得每种药剂的腐蚀速度的瞬时值、平均值，测量平均值同挂片误率小于10%，仪器可将测得的数据实时在线地传到计算机并通过功能强大的数据通讯和处理软件直接绘出腐蚀速度随时间变化的曲线，通过曲线可了解药剂的缓蚀效果和药剂失效过程。 计算机直接输出测量结果 年腐蚀率：mm/a 极化阻力：Rp 主要性能指标 极化电阻测量误差：<3%（模拟电阻） Ecorr测量范围：±800mV 相对湿度：≤80% 仪器工作环境温度：0-40℃ 测量范围：2×10-4-10mm/a（电极1cm2） 测量范围：20Ω-200kΩ（模拟电阻） CMB-1510B瞬时腐蚀速度测量仪 （价格：-- 元） 工业循环水设备运行时，现场人员需要随时了解腐蚀状态的变化，因而需要进行瞬时腐蚀速度的测量。我们依据中国科学院曹楚南院士在弱极化区测量腐蚀电流的电化学理论研制开发的国家实用新型专利产品，可进行腐蚀速度的瞬时测量。仪器以单片机为核心，采用高精度A/D转换器。提供菜单式操作界面，一分钟内测量结果直接输出，监测数据输出到计算机进行处理并绘图。 仪器直接输出 腐蚀电流：Icorr 年腐蚀率：mm/a 极化阻力：Rp 电化学参数：B 主要用途 水质腐蚀在线监测 换热器腐蚀状态预测 碳纤维的研究现状与发展 摘要：碳纤维主要是由碳元素组成的一种特种纤维，分子结构界于石墨和金刚石之间，含碳体积分数随品种而异，一般在0.9以上。 关键词：碳纤维复合材料性能与应用 正文 一、碳纤维的性能 1.1分类 根据原丝类型分类可分为聚丙烯腈（PAN）基、沥青基和粘胶基3种碳纤维，将原丝纤维加热至高温后除杂获得。目前，PAN碳纤维市场用量最大；按力学性能可分为高模量、超高模量、高强度和超高强度4种碳纤维；按用途可分为宇航级小丝束碳纤维和工业级大丝束碳纤维，其中小丝束初期以1K、3K、6K（1K为1000根长丝）为主，逐渐发展为12K和24K，大丝束为48K以上，包括60K、120K、360K和480K等。 1.2性能 碳纤维的主要性能：(1)密度小、质量轻，密度为1.5～2克/立方厘米，相当于钢密度的l/4、铝合金密度的1/2；(2)强度、弹性模量高，其强度比钢大 4-5倍，弹性回复l00%；(3)具有各向异性，热膨胀系数小，导热率随温度升高而下降，耐骤冷、急热，即使从几千度的高温突然降到常温也不会炸裂；(4)导电性好，25。C时高模量纤维为775μΩ/cm，高强度纤维为1500μΩ/cm；(5)耐高温和低温性好，在3000。C非氧化气氛下不融化、不软化，在液氮温度下依旧很柔软，也不脆化；(6)耐酸性好，对酸呈惰性，能耐浓盐酸、磷酸、硫酸等侵蚀。此外，还有耐油、抗辐射、抗放射、吸收有毒气体和使中子减速等特性。 通常，碳纤维不单独使用，而与塑料、橡胶、金属、水泥、陶瓷等制成高性能的复合材料，该复合材料也具有轻质、高强、耐高温、耐疲劳、抗腐蚀、导热、导电等优良性质，已在现代工业领域得到了广泛应用。 1.3应用领域 由于碳纤维具有高强、高模、耐高温、耐疲劳、导电、导热等特性，因此被广泛应用于土木建筑、航空航天、汽车、体育休闲用品、能源以及医疗卫生等领域。此外，碳纤维在电子通信、石油开采、基础设施等领域也有着广泛的应用，主要用于放电屏蔽材料、防静电材料、分离铀的离心机材料、电池的电极，在生化防护、除臭氧、食品等领域种也有出色的表现。碳纤维复合材料片。碳纤维复合材料片是采用常温固化的热固性树脂（通常是环氧树脂）将定向排列的碳纤维束粘结起来制成的薄片。把这种薄片按照设计要求，贴在结构物被加固的部位，充分发挥碳纤维的高拉伸模量和高拉伸强度的作用，来修补加固钢筋混凝土结构物。日本、美国、英国将该材料用于加固震后受损的钢筋混凝土桥板，增强石油平台壁及耐冲击性能的许多工程上，获得了突破性进展。碳纤维复合材料片具有轻质（比重是铁的1/4～1/5），拉伸模量比钢高10倍以上，耐腐蚀性能优异，可以手糊，工艺性好等优点。因此，碳纤维复合材料片在修补加固已劣化的钢筋混凝土结构物（约束裂纹发展、防止混凝土削落）和提高结构物耐力以及对用旧标准设计建成的钢筋混凝土结构物的补强、加固应用将越来越多。 二、生产工艺 通常用有机物的炭化来制取碳纤维，即聚合预氧化、炭化原料单体—原丝—预氧化丝—碳纤维。碳纤维的品质取决于原丝，其生产工艺决定了碳纤维的优劣。以聚丙烯腈(PAN)纤维为原料，干喷湿纺和射频法新工艺正逐步取代传统的碳纤维制备方法。 2.1干喷湿纺法 干喷湿纺法即干湿法，是指纺丝液经喷丝孔喷出后，先经过空气层(亦叫干段)，再进入凝固浴进行双扩散、相分离和形成丝条的方法。经过空气层发生的物理变化有利于形成细特化、致密化和均质化的丝条，纺出的纤维体密度较高， 实验一、电偶腐蚀 试验目的： 通过失重法和电位、电流测量实验，了解电偶的形成与单一金属腐蚀速率、耦合电位等参数的相互关系，同时通过实验数据了解电偶腐蚀的特点、腐蚀介质、电位差、面积比等因素对电偶腐蚀的影响规律，并总结出相对应的预防措施。 穿插进行伊文斯盐水滴试验，观察氧浓差腐蚀原电池的阴、阳极反应以及阴、阳极区的划分。 试验原理： 电偶腐蚀：当一种不太活泼的金属(阴极)和一种比较活泼的金属(阳极)在电解质溶液中接触时，因构成腐蚀原电池而引发电流，从而造成（主要是阳极金属）电偶腐蚀。电偶腐蚀也称双金属腐蚀或金属接触腐蚀。 电偶腐蚀首先取决于异种金属之间的电极电位差。这一电位指的是两种金属分别在电解质溶液(腐蚀介质)中的实际电位。通常在手册、资料中能找到的是各种金属、合金在特定的介质中按腐蚀电位高低排列的电位顺序表，称作电偶序。在其它条件不变的情况下，它们之间的电位差愈大，腐蚀初始驱动力愈大。 影响电偶腐蚀的因素还有介质导电性、极化性及面积比。面积比是指阴、阳极面积比，比值愈大，即大阴极小阳极组成的电偶，其阳极腐蚀电流密度愈大，腐蚀愈严重。在腐蚀电偶的阳极区有涂层时也会出现大阴极小阳极的情况，结果造成极严重的局部腐蚀而迅速穿孔。 对于耦合电流的测定，可以采用零欧姆计直接测定耦合电流，主要就是在测定耦合电流时，不引入耦合电阻，使得测定结果具有较高的准确度。在实验室测定时如果没有零欧姆计，可以采用万用表或者直流电流表直接测定，也可以采用外加标准电阻测定电位差的方式进行评价，需要注意的是外加标准电阻越小测定准确度就越高，一般采用0.05欧姆或者更小的外加电阻，最后换算成耦合电流即可。 常用的腐蚀评定方法： 1. 失重法 由于腐蚀作用，材料的重量会发生系统变化，此即重量法测定材料抗蚀能力的理论基础。虽然近年来发展了许多新的腐蚀研究方法，但重量法仍然是最基本的定量评定腐蚀的方法，并已被广泛应用。重量法简单而直观，适用于实验室和现场试验。 失重法是一种筒单而直接的方法；它不要求腐蚀产物牢固附着在材料表面，也不考虑腐蚀产物的可溶牲，因为试验结束后必须从试样上请除全部腐蚀产物。失重法直接表示由于腐蚀而损失的材料重量，不经过腐蚀产物的化学组成分析和换算。这些优点使失重法得到广泛的应用。 失重法试验过程为：对预先制备的试样测量尺寸、经准确称重后置于腐蚀介质中，试验金属结束后取出，清除全部腐蚀产物后清洗、干燥、再称重。试样的失重直接表征材料的腐蚀程度。 在暴露试验前后与试验过程中，以及在清除腐蚀产物前后，必须仔细观察并记录材料表面和介质中的 国家电网公司集中规模招标采购 碳纤维复合材料芯导线规模化应用工程复合材料芯软铝型线绞线及配套金具 招标文件 (技术规范通用部分) 国家电网公司 二〇一六年九月 1总则 1.1一般规定 1.1.1投标人应具备招标公告所要求的资质，具体资质要求详见招标文件的商务部分。 1.1.2投标人须仔细阅读包括本技术规范（通用部分和专用部分）在内的招标文件阐述的全部条款。投标人提供的复合材料芯软铝型线绞线（以下简称导线）及其配套金具应符合招标文件所规定的要求。 1.1.3本技术规范提出了对导线及其配套金具的技术上的规范和说明。 1.1.4本技术规范提出的是最低限度的技术要求，并未对一切技术细节作出规定，也未充分引述有关标准和规范的条文，投标人应提供符合本技术规范引用标准的最新版本和本技术规范要求的全新产品，如果所引用的标准之间不一致或本技术规范所使用的标准与投标人所执行的标准不一致时，按要求较高的标准执行。 1.1.5如果投标人没有以书面形式对本技术规范的条文提出差异，则意味着投标人提供的产品完全符合本技术规范的要求。如有与本技术规范要求不一致的地方，必须逐项在投标人技术偏差表中列出。 1.1.6本技术规范将作为订货合同的附件，与合同具有同等的法律效力。本技术规范未尽事宜，由合同签约双方在合同谈判时协商确定。 1.1.7本技术规范中涉及有关商务方面的内容，如与招标文件的商务部分有矛盾时，以商务部分为准。 1.1.8本技术规范通用部分各条款如与技术规范专用部分有冲突，以专用部分为准。 1.2投标人应提供的资格文件 投标人应按下列内容和顺序提供详实的文件。投标人应保证所提交文件的真实性。 1.2.1 投标人应提供所投产品制造所依据的技术规范和工艺标准。 1.2.2 除以上内容外，投标人应对本技术规范书要求的其他内容明确应答或明确承诺。如果需要的话，投标人应免费提交招标人要求的供合理评标用的补充数据和资料。 1.2.3 投标人应提供有效期为5年（指试验报告出具日期至开标日小于或等于5年）的复合材料芯软铝型线绞线型式试验报告。型式试验报告的导线截面不小于所招标导线截面（型式试验报告中的复合材料芯棒厂家与本次投标的复合材料芯棒供应商应一致，大截面可代替小截面、高耐热等级可代替低耐热等级、高强度级别可代替低强度级别）。投标时应提供配套金具的制造商名称。 1.2.4投标人应承诺在供货前提供所招标导线型号规格一致的有效期为3年（指试验报告出具日期至开标日小于或等于3年）的导线、耐张线夹、接续管制造单位型式试验报告,。投标人应在供货前提供有效期为5年（指试验报告出具日期至开标日小于或等于5年）的悬垂线夹、间隔棒、防振锤、连接金具等配套金具制造单位的有效型式试验报告。耐张线夹、接续管、悬垂线夹、间隔棒、防振锤、连接金具等配套金具允许外购外协。 （a）复合材料芯软铝型线绞线型式试验包括绞线试验、芯棒试验和软铝型线试验。 绞线试验项目包括：常温拉断力、高温拉断力、应力-应变试验、线膨胀系数、弧垂-温度、常温蠕变、高温蠕变、过滑轮、振动疲劳、20℃直流电阻、截面积、外径、线密度、载流量、表面质量、节径比和绞向、平整度、紧密度、电晕及无线电干扰试验。 芯棒试验包括：外观、直径公差及f值、抗拉强度、线膨胀系数、密度、卷绕、扭转、固化度、径向耐压试验、玻璃化转变温度Tg、高温抗拉强度、弹性模量、耐荧光紫外老化、盐雾试验、玻纤层厚度。 铝单线试验项目包括：外观、尺寸偏差、机械性能、电性能。 （b）耐张线夹及接续管型式试验。 一．1.腐蚀的类型有哪些？ 2.已知A=55.84克，设S=10cm2,阳极过程的电流强度Ia=10-3安培，求其重量指标和深度指标（该金属的密度为7.8克/厘米3）？ 二．1.双电层的类型有哪些？ （1）金属离子和极性水分子之间的水化力大于金属离子与电子之间的结合力 （2）金属离子和极性水分子之间的水化力小于金属离子与电子之间的结合力 （3）吸附双电层 平衡电极电位、电极电位的氢标度的定义？ 氢标度：以标准氢电极作为参考电极而测出的相对电极电位值称为电极电位的氢标度。 金属浸入含有同种金属离子的溶液中，参与物质迁移的使同一种金属离子，当反应达到动态平衡，即反应正逆过程的电荷和物质达到了平衡，这时电位为平衡电极电位。 2.判断金属腐蚀倾向的方法有哪几种？ （1）腐蚀反应自由能的变化与腐蚀倾向：当△G<0，则腐蚀反应能自发进行|G|愈大，则腐蚀倾向愈大。当△G= 0，腐蚀反应达到平衡。当△G> 0，腐蚀反应不能自发进行。 3以Fe--H2O体系为例，试述电位—pH图的应用？ 首先列出有关物质的各种存在状态及其标准化学位值 列出各类物质的相互反应，算出平衡关系式。 以Fe-H2O体系为例 （1）化学反应(反应式中无电子参加) 例: 2Fe3++3H2O=Fe2O3+6H+ 由?G=?Go+6RTlnaH+-2RTlnaFe3+ = ?Go-2.3X6RTpH- 2.3x2RTlgGFe3+=0 得lgaFe3+= ?Go/(+6RT)-3pH=-0.723-3pH 对取定的aFe3+,是一条垂直线 (2)无H+参与的电极反应 例: Fe=Fe2++2e Ee=Eo+RT/2FlnaFe2+=Eo+2.3RT/2FlgaFe2+ =-0.44+0.0296lgaFe2+ 对取定的aFe2+,是一条水平线 (3)有H+参与的电极反应 例: 2Fe2++3H2O=Fe2O3+6H++2e Ee=Eo+3RT/FlnaH+-R5/FlnaFe2+ 碳纤维复合材料在航空航天领域的应用林德春潘鼎高健陈尚开 （上海市复合材料学会）（东华大学）（连云港鹰游纺机集团公司） 碳纤维是纤维状的碳素材料，含碳量在90%以上。具有十分优异的力学性能，与其它高性能纤维相比具有最高比强度和最高比模量。特别是在2000℃以上高温惰性环境中，是唯一强度不下降的物质。此外，其还兼具其他多种得天独厚的优良性能：低密度、高升华热、耐高温、耐腐蚀、耐摩擦、抗疲劳、高震动衰减性、低热膨胀系数、导电导热性、电磁屏蔽性,纺织加工性均优良等。因此，碳纤维复合材料也同样具有其它复合材料无法比拟的优良性能,被应用于军事及民用工业的各个领域，在航空航天领域的光辉业绩，尤为世人所瞩目。 可以明显看出，在航空航天领域碳纤维的用量有大幅度增加，2006年比2001年增长约40%，2008年增长约76%，2010年和2001年相比增长超过100%。 本文将介绍碳纤维增强树脂基复合材料（CFRP）在航空航天领域应用的新进展。 1 航空领域应用的新进展 T300 碳纤维/树脂基复合材料已经在飞行器上广泛作为结构材料使用，目前应用较多的 为拉伸强度达到5.5GPa，断裂应变高出T300 碳纤维的30％的高强度中模量碳纤维T800H 纤维。 （1）军品 碳纤维增强树脂基复合材料是生产武器装备的重要材料。在战斗机和直升机上，碳纤维复合材料应用于战机主结构、次结构件和战机特殊部位的特种功能部件。国外将碳纤维/环氧和碳纤维/双马复合材料应用在战机机身、主翼、垂尾翼、平尾翼及蒙皮等部位，起到了明显的减重作用，大大提高了抗疲劳、耐腐蚀等性能，数据显示采用复合材料结构的前机身段，可比金属结构减轻质量31.5%，减少零件61.5%，减少紧固件61.3%；复合材料垂直安定面可减轻质量32.24%。用军机战术技术性能的重要指标——结构重量系数来衡量，国外第四代军机的结构重量系数已达到27～28%。未来以F-22为目标的背景机复合材料用量比例需求为35%左右，其中碳纤维复合材料将成为主体材料。国外一些轻型飞机和无人驾驶飞机，已实现了结构的复合材料化。目前主要使用的是T300级和T700级小丝束碳纤维增强的复合材。 美国在歼击机和战斗机上大量使用复合材料：F-22的结构重量系数为27.8%，先进复合材料的用量已达到25%以上，军用直升机用量达到50%以上。八十年代初美国生产的单人 1、前言 现代经济的飞速发展加速了电力工业的发展，也大大推动了输电线路的技术进步。架空输电导线作为输送电力的载体，在输电线路中占有极为重要的地位。为了安全可靠地多送电，各国有关科技工作者一直不断努力地寻求架空输电线路用导线，以取代各种传统的导线。长期以来，传统的架空输电导线主要使用钢芯铝绞线，为了提高防腐性能，开发了铝包钢芯铝绞线等。为了提高强度，开发了钢芯铝合金绞线，全铝合金绞线，铝包钢芯铝合金绞线等，为了提高导线的耐热性能和输送容量，开发了各种耐热铝合金导线；为了降低导线弛度，开发了用殷钢芯代替普通钢芯的低弛度导线等。 碳纤维的出现是材料史上的一次革命。碳纤维是目前世界首选的高性能材料，具有高强度、高模量、耐高温、抗疲劳、导电、质轻、易加工等多种优异性能，正逐步征服和取代传统材料。现已广泛应用于航天、航空和军事领域。世界各国均把发展高性能碳纤维产业放在极其重要的位置。碳纤维除了在军事领域上的重要应用外，在民品的发展上有着更加广阔的空间，并已经开始深入到国计民生的各个领域。在机械电子、建筑材料、文体、化工、医疗等各个领域碳纤维有着无可比拟的应用优势。随着材料科学的不断进步，在上世纪90年代，人们尝试用碳纤维复合材料代替金属材料来制作导线的芯材，并取得了一定的成果，已开发出几种复合材料合成芯导线。 这种新型复合材料合成芯导线充分发挥了有机复合材料的特长，与现有各种架空导线相比，具有重量轻、强度大、耐高温、耐腐蚀、线损低、弛度低等优点。可以说，新型复合材料合成型导线是一种全新概念的架空输电线路用导线，它实现了电力传输的节能、环保与安全。 2、国际复合材料芯电缆产业现状及发展趋势 目前国际上在已取得一定成果的碳纤维复合材料芯导线中，日本的碳纤维芯铝绞线和美国的碳纤维和玻璃纤维混合芯铝绞线较为典型。其中日本一家碳纤维导线企业的产量就占到世界40%左右 日本是开发架空线路特种导线品种较多的国家。在新型复合合成芯导线方面，最早是作为一种改进型低弛度导线而提出的；而实际上新型复合材料合成芯导线的优点，远止低弛度一个方面。在架空输电线路中，由于周边环境的变化，有时会发生输电导线与线下被跨越物之间电气隔离距离不够的情况。为了确保隔离距离，通常需要迁移铁塔、改建或改造铁塔。但是，由于用地的制约以及铁塔造价等原因，解决电气隔离距离不够问题最好的办法是更换导线。早在20世纪70年代，在城网改造中，为了增加输电容量，对于架空送电旧线路导线对地距离和相间距离不够的问题，根据殷钢的线膨胀系数比普通钢小得多的特点，用殷钢芯代替普通钢芯，开发了作为低弛度导线的殷钢芯铝绞线。由于这种导线的结构与通常的钢芯铝绞线相同，原来的绝缘子和金具均可以照旧使用，施工工具也可以照旧使用，它能在于铁塔不变的情况下，仅更换导线就行。到了20世纪90年代，日本学者研究用碳纤维芯代替钢芯，开发出了一种新型复合材料合成芯导线，即碳纤维芯铝绞线。这种导线与通常的钢芯铝绞线具有相同的外径和强度，架线施工中不需要特殊的机具和方法。在这种导线中，通常的钢芯铝绞线的钢芯被用碳纤维制成的复合材料芯线所代替，这是一种重量轻、线膨胀系数小，具有良好弛度特性的 科研训练报告 得分 碳纤维复合材料与铝合金电偶腐蚀行为研究 学院航空学院 学号2013300501 2013300502 姓名杨旭宁杨英双 指导教师 日期2016年5月 碳纤维复合材料与铝合金电偶腐蚀行为研究 一、前言 1、由于腐蚀电位不同，造成同一介质中异种金属接触处的局部腐蚀，就是电偶腐蚀（galvanic corrosion），亦称接触腐蚀或双金属腐蚀。由于腐蚀电位的不同，造成同一介质中异种金属接触处的局部腐蚀，该两种金属构成宏观腐蚀电池，产生电偶腐蚀电流，使电位较低的金属（阳极）腐蚀溶解速度增加，而电位较高的金属（阴极）溶解速度减小甚至不腐蚀以致阴极是受到阳极保护。阴阳极面积比例增大，介质电导率减小，都会使阳极腐蚀加重。 电偶腐蚀是一种危害极为广泛和可能产生严重损失的腐蚀形式，广泛地存在于船舶、油气、航空、建筑工业和医疗器械及日常生活中。例如它会造成热交换器、船体推进器、阀门、冷凝器与医学植入件的腐蚀失效，是一种普遍存在的腐蚀类型。电偶腐蚀往往会诱发和加速应力腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀、氢脆等其他各种类型的局部腐蚀，从而加速机件的失效、设备的破坏。 2、电偶腐蚀的主要防止措施有：①选择在工作环境下电极电位尽量接近（最好不超过50毫伏）的金属作为相接触的电偶对；②减小较正电极电位金属的面积，尽量使电极电位较负的金属表面积增大；③尽量使相接触的金属电绝缘,并使介质电阻增大；④充分利用防护层，或设法外加保护电位。选择防护方法时应考虑面积律的影响，以及腐蚀产物的影响等。 a.设计与组装：尽量选择在电偶序中位置靠近的金属组合，尽量避免“大阴极—小阳极”的组合结构。不同金属部件之间应采取绝缘，阴极部件金属应采用易于更换且较为价廉的材料。使用介质不一定有现成的电偶序，需要预先实验。 b.涂层或镀层：在金属上使用金属镀层或者非金属镀层，不要仅把阳极性材料覆盖起来，应同时将阴极材料覆盖起来。如果只涂覆与阳极上，由于涂层多孔性或局部剥落则会导致小阳极—大阴极组合。同时采用金属镀层时应在两种金属表面镀同一种金属镀层。 3、阴极保护：①可采用外加电源对整个设备施行阴极保护；②可以安装一块电位比两种金属更负的第三金属使他们都变为阴极。 二、实验原理及方法 从收集到的相关资料分析知道，电偶腐蚀的研究方法较多，但主要分成腐蚀浸泡失重法和腐蚀电化学测试法两大类。前者以两种材料组成的电偶对在研究的环境中一段时间内由电偶腐蚀引起的材料重量损失为依据来评定两种材料组成电偶对发生电偶腐蚀的严重程度；而后者，即腐蚀电化学研究方法则是腐蚀电化学原理出发，通过专用的仪器设备测量、比较偶对材料在研究介质中的开路电位（介质中形成稳定的自然腐蚀电位）的高低、电偶电动势的大小、研究时间内电偶对腐蚀电流的大小及其随时间的变化情况等参数特性来研究电偶腐蚀的情况。通过两种方法的比较可以看出，腐蚀电化学方法具有快捷、方便的特点。碳纤维复合材料芯导线在新建与改造线路应用技术经济分析
电偶腐蚀速度的测定
ACCC碳纤维复合芯导线
腐蚀测试方法
碳纤维材料的性能
碳纤维增强复合材料概述
电偶腐蚀
碳纤维复合材料
第一章腐蚀基本原理
各种腐蚀检测仪器介绍
碳纤维复合材料
实验一电偶腐蚀
碳纤维复合材料芯导线规模化应用工程 复合材料芯软铝型线绞线及配套金具-技术规范通用部分-16.09.07
金属腐蚀思考题
碳纤维复合材料在航空航天领域的应用
碳纤维复合芯导线
碳纤维复合材料与铝合金电偶腐蚀行为研究