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原文传递高铁车体典型材料在我国主要大气环境中的腐蚀及老化行为研究

论文题名：	高铁车体典型材料在我国主要大气环境中的腐蚀及老化行为研究
关键词：	高铁列车;车体材料;金属焊接件;大气腐蚀;高分子橡胶件;环境老化;演变机制
摘要：	高铁动车组列车作为一种运输工具，其运行环境跨越国内七种气候类型、五大水系、四十多种土壤，其中包括沙漠、高原、酸雨等特殊环境。大气复杂的环境因素及车身内部微环境形成的腐蚀严酷性均会导致车体材料出现不同程度老化、腐蚀破坏，使结构性能下降，严重影响动车组列车的服役寿命。　　本文选取高铁车体材料中两大类材料：金属焊接件材料（不锈钢焊接件、铝合金焊接件）及高分子橡胶件材料为研究对象，在我国典型气候环境：温带城市大气（北京）、温带海洋大气（青岛）、亚湿热城市大气（广州）、湿热海洋大气（万宁）、酸雨污染大气（江津）进行户外曝露试验，同时针对两大类材料大气环境腐蚀影响因素进行复合环境因子下室内加速试验，获知高铁车体典型材料腐蚀、老化行为变化机制。对系统的了解高铁材料大气腐蚀、老化规律，进行寿命预测具有数据支撑作用，研究兼具应用及学术意义。　　研究所得主要结果如下：　　（1）金属焊接件试样户外曝露1a后各站点腐蚀发展规律一致，表面以轻微点腐蚀为主，不锈钢材料在T型接头搭接焊缝及热影响区周围区域腐蚀更严重，铝合金材料点腐蚀为随机分布，五个站点中均是沿海站点腐蚀程度最高，不同的是铝合金焊接件试样在江津站也出现腐蚀较为严重现象。结合大气理化性质得到造成铝合金焊接件试样腐蚀的主要污染物为氯离子、自然降尘和二氧化硫，而对不锈钢焊接件试样造成腐蚀的主要污染物为氯离子和自然降尘，并且在湿热环境中，湿热协同作用会明显加速腐蚀进程。　　（2）高分子橡胶材料户外1a曝露试验后，北京站试样表面裂纹宽度最大，而沿海站点试样表面裂纹分布均较为密集；同时对各站点挂片试样进行力学性能检测及分子结构测试，得到老化过程中橡胶材料表面发生分子链降解，生成含氧基团并诱导进一步老化反应。　　（3）室内加速腐蚀试验中发现两种金属焊接件试样腐蚀行为与户外曝露一致，但程度更高，针对两种材料局部点腐蚀这一特征，对不同周期腐蚀试验后不同区域标准样进行微区电化学检测，显示为不锈钢焊接件试样第一周期腐蚀优先在热影响区进行，随腐蚀周期进行到最后一个周期，腐蚀在底板母材区最严重，其次是筋板热影响区、底板热影响区、筋板母材区。铝合金焊接件试样各区域不同周期腐蚀试验后表面电位大小排序均显示为筋板母材区＜筋板热影响区＜底板母材区＜底板热影响区，表明腐蚀在筋板母材区最为严重，微区电化学结果与宏观点蚀评定结果规律一致。　　（4）橡胶片状试样和哑铃状试样室内加速老化试验过程中，随老化时间延长，表面老化持续进行并逐渐延伸至基体。对其老化后不同周期试样进行红外分子结构测定，发现反应均是受外界环境中紫外光辐照及热、氧影响，分子链段发生交联反应，反映在外观则为表面粗糙感及颗粒感逐渐降低，表面出现破损；反映在力学性能上则为随交联反应进行交联密度不断增大，断裂伸长率持续下降，硬度持续上升，拉伸强度起始阶段随交联密度增大而先增加，至最大值后随着交联密度的进一步增加而快速下降直至下降趋势稳定。
作者：	樊栋
专业：	材料学
导师：	张三平
授予学位：	硕士
授予学位单位：	机械科学研究总院
学位年度：	2016
正文语种：	中文