[0001] 本发明属于飞机结构日历寿命技术领域，涉及以电化学阻抗为基础的涂层体系沿海环境适应性评估方法。

[0002] 常规方法则主要从防护涂层表面光泽度、失光、表面形貌、微观形貌等方面进行表面评级以研究其环境适应性，有很大的局限性，只能对防护体系表面光学特征及腐蚀形态等进行研究分析，不能系统、全面的考核及评估防护体系的综合防护性能。

[0003] 常规方法腐蚀表征量一般选用涂层体系的表面光泽度、失光率、表面评级、微观形貌等参数，可大致估计涂层的寿命，然而这些参数比较粗略，尽管目前已经广泛应用了光泽、颜色等定量测量指标，但是这些指标和涂层耐久性之间没有较好的理论基础联系，无法准确给出合理涂层体系失效判据，严重影响分析评定结论的合理性和准确性。

[0004] 常规方法中也有以腐蚀电流作为腐蚀表征量进行环境适应性研究，但该方法与用疲劳寿命(或疲劳强度)一样，一般适用于不含涂层的裸材件或是防护体系已经失效的情况，对于涂层体系完好时则无法评判其失效过程及发展情况。

[0028] 下面结合附图对本发明的技术方案进一步说明：

[0029] 如图1所示，本发明包括三个阶段：

[0030] 第一阶段是防护体系电化学动力学计算分析，以电化学阻抗模值为基本表征量，结合阻抗谱图研究涂层体系在不同环境(要素)以及不同作用时间情况下的动力学规律；

[0031] 以不同涂层，不同环境等条件下，利用正交设计和交流阻抗监测系统，测试各种涂层随时间的老化率变化规律，计算环境要素强度与老化时间的涂层老化率，利用人工神经网络方法建立环境要素、老化时间对应涂层老化率的关系，确定环境要素对结构防腐蚀层老化率影响修正方法。

[0032]

[0033] 其中:t为涂层老化时间；|Zt|为老化时长t、低频率(0.01Hz)时的涂层阻抗模值；|Z0|为老化时长为0、低频(0.01Hz)时的涂层阻抗模值；|Zm|为金属基材的阻抗模值；η为反应常数，与涂层特性和环境严酷度相关。

[0034] 不同涂层体系对各环境要素及其强度的敏感性可由参数η反应，以此研究不同涂层体系在各种环境要素及其环境强度、环境作用时间的老化动力学规律，建立涂层体系腐蚀环境要素敏感性图谱。

[0035] 第二阶段是涂层体系电化学阻抗特性结合涂层体系防护性能，研究电化学阻抗与涂层老化之间的关系与规律，建立涂层体系基于电化学阻抗性能的老化动力学模型；

[0036] 根据第一阶段研究成果，研究及预测涂层体系在复合环境(如模拟加速环境、飞机服役环境等)及疲劳载荷下的老化规律，并给出涂层特征参数。

[0037]

[0038] 不同涂层体系的特征参数k(f)不同，其随着涂层失效而变化，通过涂层体系其他参数(如失光、变色等)的对比与修正，以研究涂层失效过程性能变化。

[0039] 第三阶段是通过实时在线智能监控技术，监控环境参数、涂层体系性质以及涂层体系电化学性能动力学规律，建立综合系统数学模型分析涂层体系环境适应性能力。

[0040] 在前述两个阶段基础上，以实时监测系统(技术)实时监测环境要素(类型、强度、作用时间)、涂层体系阻抗模值等参数，实时监控、分析老化速率，评估涂层体系有效性。

[0041] 实施例：

[0042] 以XX飞机结构防护体系有效性元件为例

[0043] 图2a为XX飞机结构防护体系有效性元件试样

[0044] 图2b为XX飞机结构防护体系有效性典型结构试样

[0045] 图2c为XX飞机结构防护体系有效性模拟结构试样

[0046] 如图3a、图3b所示，本方法采用全尺寸结构与式样、元件(含典型结构件)及组件所组成的多层次积木式设计验证试验相结合的方法，按照试件尺寸、试验规模、试验环境及其复杂程度逐级增加、数量逐级减少、后一级利用前一级结果进行的试验与分析相结合的低技术风险、低费用的设计、分析和验证。试件从材料级(试片)、元件(含典型结构)、模拟结构、部件级试样，环境从环境要素、单环境、多环境条件进行逐级试验及模拟分析，载荷因素并从恒幅到随机疲劳载荷考虑。

[0047] 第一阶段：防护体系电化学动力学计算分析

[0048] 影响结构涂层体系老化率测量结果的主要环境要素确定

[0049] 环境要素及腐蚀时间与结构防涂层体系老化率的相关性

[0050] 环境要素对结构防腐蚀层老化率影响

[0051] 环境要素及腐蚀时间与结构防腐蚀层老化率的数学模型建立

[0052] 不同强度的环境要素以及时间下涂层老化标准图谱；

[0053] 如图4a、图4b所示，选定典型涂层体系，在不同温度、湿度和盐雾盐含量等条件下，利用正交设计和交流阻抗监测系统，测试各种涂层随时间的老化率变化规律(对每种涂层设置最少3批次，每批次3个平行样本)；2)根据数理统计方法，按一定的置信度(如95％)和可靠度(如95％)，计算不同工况下(主要环境要素强度与老化时间)的涂层老化率，利用人工神经网络方法建立环境要素、老化时间与涂层阻抗、涂层老化率的关系，确定环境要素对结构防腐蚀层老化率影响修正方法，并制定选定的几种涂料，在不同强度的主要环境要素以及腐蚀时间下涂层老化标准图谱

[0054] 第二阶段：涂层体系老化动力学模型

[0055] 服役环境或模拟服役环境下涂层老化规律及老化分级

[0056] 服役或模拟服役环境下涂层体系电化学性能与老化相关性

[0057] 涂层体系电化学性能表征涂层体系老化规律，建立数学模型

[0058] 通过涂层体系光学性能、腐蚀损伤程度以及结构力学性能修正、完善模型[0059] 建立涂层体系服役或模拟服役环境下老化标准图谱

[0060] 与第一阶段方法相同，确定防护涂层体系在飞机结构服役或模拟服役环境下老化规律并建立老化模型。本阶段环境为复合环境，包括载荷环境，并考虑飞机各部位结构特点。

[0061] 第三阶段：通过实时在线智能监控技术实现上述阶段设计并建立系统的数学模型分析涂层体系环境适应性能力。

[0062] 在前述两个阶段基础上，以实时监测系统(技术)实时监测环境要素(类型、强度、作用时间)、涂层体系阻抗模值等参数，实时监控、分析老化速率，评估涂层体系有效性。

[0063] 本阶段实施监测系统同时监测与分析环境要素、环境强度、载荷特征与涂层体系老化率的关系，并建立其与涂层阻抗的映射关系，确定各因素的影响程度，综合的分析复杂服役环境下飞机涂层体系的环境适应性能力，预测涂层体系寿命确定其破坏阀值及维修阀值，从而建立涂层体系环境适应性模型。