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簡(jiǎn)介：科鑒檢測(cè)承接了中國(guó)航發(fā)沈陽(yáng)發(fā)動(dòng)機(jī)研究所的非金屬材料老化試驗(yàn)研究項(xiàng)目，完成了五類(lèi)非金屬材料在高溫、高溫浸油、濕熱、鹽霧、霉菌、海洋環(huán)境下的老化研究，項(xiàng)目已順利通過(guò)驗(yàn)收評(píng)審，可為中國(guó)航發(fā)沈陽(yáng)發(fā)動(dòng)機(jī)研究所對(duì)非金屬材料選型提供寶貴參考。

圖1 非金屬材料老化試驗(yàn)研究課題驗(yàn)收評(píng)審會(huì)

 圍繞中國(guó)航發(fā)沈陽(yáng)發(fā)動(dòng)機(jī)研究所燃?xì)廨啓C(jī)的需要，廣東科鑒檢測(cè)工程技術(shù)有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“科鑒檢測(cè)”）通過(guò)競(jìng)標(biāo)承擔(dān)了非金屬材料老化試驗(yàn)研究課題，完成了燃?xì)廨啓C(jī)擬選用的某型聚酰亞胺、聚四氟乙烯、三防工藝油漆、膠粘劑、密封劑等五類(lèi)非金屬材料在高溫、高溫浸油、濕熱、鹽霧、霉菌、海洋環(huán)境下的加速試驗(yàn)和老化規(guī)律研究，近日在沈陽(yáng)航發(fā)賓館順利通過(guò)了課題驗(yàn)收評(píng)審。

科鑒檢測(cè)總經(jīng)理/技術(shù)負(fù)責(zé)人高軍、質(zhì)量負(fù)責(zé)人/平臺(tái)中心主任張?jiān)鲈软?xiàng)目組人員參加了驗(yàn)收評(píng)審會(huì)。驗(yàn)收評(píng)審專(zhuān)家組聽(tīng)取了項(xiàng)目組匯報(bào)，詳細(xì)審閱了課題資料，經(jīng)質(zhì)疑答辯和充分討論，一致認(rèn)為該項(xiàng)目完成情況均符合雙方約定合同和技術(shù)協(xié)議的規(guī)定，驗(yàn)收材料齊全、研究成果豐富，同意通過(guò)驗(yàn)收。具體研究成果物清單見(jiàn)圖9。

該項(xiàng)目歷時(shí)近一年，科鑒檢測(cè)發(fā)揮民營(yíng)企業(yè)響應(yīng)快、決策高效的優(yōu)勢(shì)，為了確保在有限的周期內(nèi)搶時(shí)間完成任務(wù)，科鑒檢測(cè)在中標(biāo)后、簽訂合同前，第一時(shí)間成立重點(diǎn)項(xiàng)目管理組，進(jìn)行材料樣件的廠商和選型咨詢(xún)溝通，完成采購(gòu)申請(qǐng)、合同簽訂并啟用自有資金預(yù)先支付；快速采購(gòu)備用的超高溫老化試驗(yàn)箱，避免長(zhǎng)時(shí)間試驗(yàn)設(shè)備故障可能對(duì)進(jìn)度造成影響，確保重點(diǎn)項(xiàng)目進(jìn)度。同時(shí)，科鑒檢測(cè)發(fā)揮專(zhuān)業(yè)技術(shù)優(yōu)勢(shì)，在招標(biāo)要求和合同協(xié)議規(guī)定的基礎(chǔ)上，加大投樣和試驗(yàn)數(shù)量，確保獲得滿(mǎn)意的試驗(yàn)數(shù)據(jù)和充足的測(cè)試數(shù)據(jù)；根據(jù)試驗(yàn)過(guò)程情況，及時(shí)請(qǐng)示和補(bǔ)充了投樣和試驗(yàn)，補(bǔ)充了樣品的成分分析；幫助客戶(hù)完成了壽命特征參數(shù)分析、特征參數(shù)模型選擇、特征參數(shù)最佳模型確定、特征參數(shù)擬合預(yù)測(cè)分析等工作。

科鑒檢測(cè)工作積極主動(dòng)、專(zhuān)業(yè)技術(shù)能力強(qiáng)、不計(jì)較成本和利益，不嫌事多的鉆研精神，獲得了客戶(hù)充分的肯定。

一、項(xiàng)目背景

非金屬材料已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，相當(dāng)一部分重要的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及功能部件為非金屬材料及其制品。老化一直都是非金屬材料常見(jiàn)的失效模式，非金屬材料的老化，會(huì)極大地影響設(shè)備的使用壽命，甚至?xí)斐刹豢深A(yù)料的損失。因此，加強(qiáng)非金屬基礎(chǔ)材料在復(fù)雜使用環(huán)境下的老化研究，掌握非金屬材料的性能退化趨勢(shì)和老化失效規(guī)律，探索并建立非金屬材料在現(xiàn)實(shí)工況下的壽命預(yù)測(cè)方程及理論驗(yàn)證方法，對(duì)非金屬材料在惡劣環(huán)境領(lǐng)域的合理應(yīng)用有著重要的戰(zhàn)略意義。

二、研究目的

通過(guò)實(shí)施“非金屬材料老化試驗(yàn)”項(xiàng)目，開(kāi)展某型聚酰亞胺、填充聚四氟乙烯、油漆、膠粘劑和密封劑等5種燃機(jī)用非金屬材料的老化試驗(yàn)研究，探究其在高溫老化、高溫浸油、海洋氣候、霉菌、鹽霧、濕熱等環(huán)境應(yīng)力下性能的退化演變規(guī)律，通過(guò)在試驗(yàn)過(guò)程中，定期檢測(cè)產(chǎn)品的外觀、顏色、各項(xiàng)性能參數(shù)，獲得在各個(gè)試驗(yàn)應(yīng)力水平下被試品性能參數(shù)變化趨勢(shì)，為非金屬材料使用壽命的確定提供數(shù)據(jù)支撐，最終為燃?xì)廨啓C(jī)的設(shè)計(jì)和選材提供依據(jù)。

圖2 非金屬材料老化試驗(yàn)項(xiàng)目總體 研究實(shí)施步驟    

三、項(xiàng)目實(shí)施

本次項(xiàng)目實(shí)施流程分為試驗(yàn)準(zhǔn)備、試驗(yàn)前檢測(cè)、試驗(yàn)運(yùn)行、試驗(yàn)結(jié)束四個(gè)階段。在整個(gè)試驗(yàn)實(shí)施的各個(gè)環(huán)節(jié)均設(shè)置實(shí)施負(fù)責(zé)人，對(duì)試驗(yàn)場(chǎng)地條件、試驗(yàn)設(shè)備、樣品管理、樣品狀態(tài)檢查、試驗(yàn)記錄，問(wèn)題溝通、報(bào)告出具等方面進(jìn)行全面的保障，確保試驗(yàn)實(shí)施的順利完成。

圖3 項(xiàng)目實(shí)施流程圖

3.1試驗(yàn)研究情況

①某型聚酰亞胺壽命試驗(yàn)研究

1）將聚酰亞胺被試品分別放置在275℃、325℃的試驗(yàn)箱內(nèi)進(jìn)行壽命試驗(yàn)，有效試驗(yàn)時(shí)間為4400h（0.5年）；

2）試驗(yàn)過(guò)程中，各組樣品每300h取樣進(jìn)行外觀檢查、顏色變化、拉伸強(qiáng)度、拉伸斷裂伸長(zhǎng)率、彎曲強(qiáng)度、壓縮強(qiáng)度、壓縮模量、摩擦系數(shù)等8個(gè)參數(shù)的測(cè)試，各組樣品完成16個(gè)時(shí)序測(cè)試；

3）要求投樣200件，實(shí)際投樣708件、投試684件；項(xiàng)目組視情額外增加了250℃組試驗(yàn)，額外開(kāi)展了1200h試驗(yàn)，視情對(duì)高溫組材料進(jìn)行了成分分析和失效機(jī)理判定；合計(jì)獲得聚酰亞胺測(cè)試數(shù)據(jù)點(diǎn)876個(gè)。

②某型填充聚四氟乙烯壽命試驗(yàn)研究

1）將填充聚四氟乙烯被試品分別放置在55℃（-10號(hào)柴油浸泡）、55℃（0號(hào)柴油浸泡）的試驗(yàn)箱內(nèi)進(jìn)行壽命試驗(yàn)，有效試驗(yàn)時(shí)間為4400h（0.5年）；

2）試驗(yàn)過(guò)程中，各組樣品每300h取樣進(jìn)行外觀檢查、顏色變化、邵氏硬度D、拉伸強(qiáng)度、拉伸斷裂伸長(zhǎng)率、壓縮強(qiáng)度、動(dòng)摩擦系數(shù)、磨損率等8個(gè)參數(shù)的測(cè)試，各組樣品完成16個(gè)時(shí)序測(cè)試；

3）要求投樣200件，實(shí)際投樣448件，投試448件，共計(jì)獲得填充聚四氟乙烯測(cè)試數(shù)據(jù)點(diǎn)992個(gè)。

③某型油漆海洋環(huán)境下老化試驗(yàn)研究

1）將雙層油漆和三層油漆兩種被試品，放置在海洋環(huán)境條件下進(jìn)行老化試驗(yàn)，有效試驗(yàn)時(shí)間為4400h（0.5年）；

2）在試驗(yàn)過(guò)程中，各組樣品分別投樣100個(gè)，每隔300h進(jìn)行檢查和測(cè)試，每種樣品每次各取樣6件，分別完成16個(gè)時(shí)序測(cè)試；

3）在試驗(yàn)過(guò)程中，對(duì)每個(gè)被試品分別進(jìn)行外觀檢查、顏色變化和附著力等3個(gè)參數(shù)測(cè)試，合計(jì)獲得油漆測(cè)試數(shù)據(jù)點(diǎn)288個(gè)。

④某型膠粘劑海洋環(huán)境下老化試驗(yàn)研究

1）將膠粘劑被試品放置在海洋環(huán)境條件下進(jìn)行老化試驗(yàn)，有效試驗(yàn)時(shí)間為4400h（0.5年）；

2）在試驗(yàn)過(guò)程中，投樣100個(gè)，每隔300h取樣進(jìn)行檢查和測(cè)試，每次取樣6件，合計(jì)完成16個(gè)時(shí)序測(cè)試；

3）在試驗(yàn)過(guò)程中，對(duì)每個(gè)被試品分別進(jìn)行外觀檢查、顏色變化和剝離強(qiáng)度等3個(gè)參數(shù)測(cè)試，合計(jì)獲得膠粘劑測(cè)試數(shù)據(jù)點(diǎn)180個(gè)。

⑤某型密封劑三防試驗(yàn)研究

1）將密封劑被試品放置在霉菌試驗(yàn)箱中進(jìn)行了28天的霉菌試驗(yàn)，投樣20個(gè)，完成5個(gè)時(shí)序的測(cè)試數(shù)據(jù)；

2）將密封劑被試品放置在濕熱試驗(yàn)箱中進(jìn)行了480h的濕熱試驗(yàn)，投樣36個(gè)，完成7個(gè)時(shí)序的測(cè)試數(shù)據(jù)；

3）將密封劑被試品放置在鹽霧試驗(yàn)箱中進(jìn)行了240h的酸性鹽霧試驗(yàn)，投樣44個(gè)，完成11個(gè)時(shí)序的測(cè)試數(shù)據(jù)；

4）試驗(yàn)過(guò)程中，對(duì)每個(gè)被試品分別進(jìn)行外觀檢查、顏色變化和剝離強(qiáng)度等3個(gè)參數(shù)的測(cè)試，合計(jì)獲得密封劑測(cè)試數(shù)據(jù)點(diǎn)198個(gè)。

3.2研究成果

經(jīng)項(xiàng)目組對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行初步判定和充分分析討論后，決定采用線性、指數(shù)、逆冪、對(duì)數(shù)、多項(xiàng)式、灰色系統(tǒng)理論、布朗漂移運(yùn)動(dòng)等函數(shù)模型對(duì)各個(gè)試驗(yàn)條件下的性能參數(shù)進(jìn)行擬合。并對(duì)各個(gè)統(tǒng)計(jì)模型采用最小二乘法進(jìn)行了線性化求解參數(shù)，分析其線性相關(guān)系數(shù)、擬合優(yōu)度、誤差，最終給出具有退化特征的參數(shù)項(xiàng)目、最優(yōu)的特征參數(shù)預(yù)測(cè)模型及其函數(shù)。

通過(guò)研究，獲得了某型聚酰亞胺的實(shí)際耐溫極限及耐受能力，得到了：

——某型聚酰亞胺的特征參數(shù)為顏色變化、拉伸強(qiáng)度、拉伸斷裂伸長(zhǎng)率、彎曲強(qiáng)度和壓縮模量，性能退化規(guī)律為顏色變化選擇冪函數(shù)模型，拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度選擇指數(shù)模型，壓縮模量選擇線性模型，拉伸斷裂伸長(zhǎng)率選擇對(duì)數(shù)函數(shù)模型；同時(shí)，得到了該型聚酰亞胺的長(zhǎng)期耐溫范圍，給出了后續(xù)研究建議的研究溫度范圍。

圖4 某型聚酰亞胺性能退化曲線圖

——某型填充聚四氟乙烯的邵氏硬度參數(shù)在55℃泡油環(huán)境下具有長(zhǎng)期穩(wěn)定性，獲得了其特征參數(shù)為邵氏硬度、壓縮強(qiáng)度，性能退化規(guī)律為邵氏硬度選擇指數(shù)模型，壓縮模強(qiáng)度選擇對(duì)數(shù)函數(shù)模型；同時(shí)，也初步獲得了在不同柴油型號(hào)浸泡條件下兩者存在的差別。

圖5 某型填充聚四氟乙烯性能退化曲線圖

——某型雙層油漆和三層油漆海洋環(huán)境耐受能力，得到在半年時(shí)間周期內(nèi)油漆性能參數(shù)還沒(méi)有實(shí)質(zhì)性退化的特性，建議后期開(kāi)展更長(zhǎng)時(shí)間的試驗(yàn)獲得更充足的油漆海洋環(huán)境壽命數(shù)據(jù)。

圖6 某型油漆海洋環(huán)境下性能退化曲線圖

——某型膠粘劑在海洋氣候環(huán)境下的特征參數(shù)為顏色變化和剝離強(qiáng)度，性能退化規(guī)律為顏色變化選擇冪函數(shù)模型、剝離強(qiáng)度選擇指數(shù)模型。

圖7 某型膠粘劑海洋環(huán)境下性能退化曲線圖

——某型密封劑在三防試驗(yàn)中，濕熱條件下顏色變化最快，并經(jīng)過(guò)96小時(shí)后基本穩(wěn)定，在霉菌條件下顏色變化相對(duì)較慢；得到了某型密封劑在酸性鹽霧條件下剝離強(qiáng)度變化最快，在濕熱條件下剝離強(qiáng)度相對(duì)較慢。

圖8 某型密封劑三防性能退化曲線圖

本項(xiàng)目對(duì)深入開(kāi)展非金屬材料的老化試驗(yàn)提供了研究基礎(chǔ)，相關(guān)技術(shù)方法的研究成果用于為其他多家客戶(hù)提供了技術(shù)服務(wù)；相關(guān)研究對(duì)象的研究結(jié)果可為中國(guó)航發(fā)沈陽(yáng)發(fā)動(dòng)機(jī)研究所對(duì)非金屬材料選型提供寶貴參考。

圖9 成果物清單

結(jié)語(yǔ)

廣東科鑒檢測(cè)工程技術(shù)有限公司一直將“讓中華民族的產(chǎn)品更可靠”作為企業(yè)發(fā)展使命，貫徹執(zhí)行“科學(xué)公正、誠(chéng)信專(zhuān)業(yè)、便捷高效、持續(xù)改進(jìn)”的質(zhì)量方針，積極致力于為國(guó)內(nèi)廣大客戶(hù)提升國(guó)產(chǎn)高端儀器和高端裝備的質(zhì)量與可靠性水平，為國(guó)家重大科研、型號(hào)工程和企業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量提升與把關(guān)添磚加瓦。