這里描述的方面總體上涉及用于確定材料系統(tǒng)的操作性能的設(shè)備和方法.

背景技術(shù)：

在操作壽命期間，航空器將經(jīng)歷反復(fù)且惡劣的條件，從而導(dǎo)致航空器的零部件退化。這種退化可能采取例如腐蝕并且隨后金屬疲勞和斷裂的形式。腐蝕會造成航空器部件的整體性和強(qiáng)度下降。更具體地說，構(gòu)成航空器部件如機(jī)身或蒙皮面板、兩個金屬面板之間的涂覆搭接接頭、或者位于航空器外部的機(jī)翼機(jī)身組件的材料系統(tǒng)在航空器的使用過程中可能由于暴露于機(jī)械和化學(xué)應(yīng)力而隨著時間腐蝕。在確定材料適合于用作航空器材料系統(tǒng)之前，確定材料的腐蝕傾向可能是理想的。然而，航空器材料系統(tǒng)諸如面板在航空器的實(shí)際現(xiàn)實(shí)世界使用過程的性能很少與腐蝕測試數(shù)據(jù)相關(guān)。此外，腐蝕測試數(shù)據(jù)經(jīng)常在測試之間缺少一致性。例如，即使測試條件在名義上類似，在不同測試設(shè)備中對類似材料系統(tǒng)進(jìn)行腐蝕時也會觀察到變化性。當(dāng)材料系統(tǒng)包含合金或者材料系統(tǒng)具有施加至該材料系統(tǒng)的表面修整層、底漆或表面涂層，則在實(shí)際使用過程的材料系統(tǒng)腐蝕與測試過程中經(jīng)歷的腐蝕尤其不同。此外，傳統(tǒng)的用于測試腐蝕的過程在測試系統(tǒng)上或在測試系統(tǒng)內(nèi)在任何具體場所對環(huán)境的控制并不有效。

因此，在本領(lǐng)域中需要這樣的方法和設(shè)備，該方法和設(shè)備具有受控暴露環(huán)境以確定操作的環(huán)境特異性、使用壽命評估和失效模式調(diào)查，即具有這樣的暴露環(huán)境，該暴露環(huán)境更接近地模擬材料系統(tǒng)被結(jié)合為航空器的部件時在實(shí)際現(xiàn)實(shí)世界使用過程中將經(jīng)歷的條件。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

這里描述的方法總體上涉及用于確定材料系統(tǒng)的操作環(huán)境特異性、使用壽命評估和失效模式調(diào)查的方法和設(shè)備。

在一個方面中，一種用于確定材料性能的方法包括將材料系統(tǒng)暴露于鹽霧。該方法進(jìn)一步包括使該材料系統(tǒng)撓曲。

在另一個方面中，一種用于確定材料性能的方法包括將材料系統(tǒng)暴露于鹽霧，其中該鹽霧的pH從大約3.0到大約9.0。該方法進(jìn)一步包括以大約0.1Hz到大約60Hz的頻率使該材料系統(tǒng)撓曲。

在另一個方面中，材料性能腔室包括鹽霧腔室和被構(gòu)造成使材料系統(tǒng)撓曲的夾爪。

附圖說明

可以通過參照多個方面(在附圖中示出了這些方面中的一些方面)對以上簡要概括的該公開進(jìn)行更詳細(xì)描述，從而能夠詳細(xì)地理解當(dāng)前公開的以上敘述的特征的方式。然而，應(yīng)該注意，附圖僅僅示出了該當(dāng)前公開的典型方面，因此不應(yīng)該被認(rèn)為對當(dāng)前公開的范圍進(jìn)行限制，因?yàn)楫?dāng)前公開可以承認(rèn)其他同等有效的方面。

圖1是根據(jù)該公開的一個方面的用于加速和控制材料系統(tǒng)的腐蝕相關(guān)失效模式的設(shè)備的平面圖。

圖2是根據(jù)該公開的一個方面的用于加速和控制材料系統(tǒng)的腐蝕相關(guān)失效模式的設(shè)備的側(cè)視立體圖。

圖3是根據(jù)該公開的一個方面的用于加速和控制材料系統(tǒng)的腐蝕相關(guān)失效模式的設(shè)備的平面圖。

圖4是根據(jù)該公開的一個方面的被構(gòu)造成進(jìn)行周期性撓曲的撓曲器的立體圖。

為了便于理解，在可能的情況下，使用相同的附圖標(biāo)記來表示這些附圖共有的相同元件。這些附圖并不是按照比例繪制的，并且為了清晰起見可能被簡化?？梢韵氲?，一個方面的元件和特征可以有利地結(jié)合在其他方面中，而無需進(jìn)一步敘述。

具體實(shí)施方式

為了舉例說明之目的已經(jīng)提供了當(dāng)前公開的各個方面的描述，但是這些描述不是為了窮盡或限于所公開的這些方面。在不脫離所描述的范圍和精神的情況下許多修改和改動對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說都是顯而易見的。選擇這里使用的術(shù)語是為了最佳地說明這些方面的原理、實(shí)際應(yīng)用或相對于在市場中發(fā)現(xiàn)的技術(shù)的技術(shù)改進(jìn)，或者是為了使得本領(lǐng)域的其他技術(shù)人員能夠理解這里公開的方面。

這里描述的方法總體上涉及用于確定材料系統(tǒng)的操作性能的設(shè)備和方法。例如，通過這里描述的方面可以完成確定材料系統(tǒng)的操作環(huán)境特異性、使用壽命評估和失效模式調(diào)查。設(shè)備總體上包括鹽霧腔室，該鹽霧腔室包括材料系統(tǒng)撓曲部件以更精確地測試航空器材料系統(tǒng)如面板、兩個金屬面板之間的涂覆搭接接頭和機(jī)翼到機(jī)身組件的腐蝕。在一個方面中，腐蝕腔室包括殼體、噴霧嘴、儲液器和用于夾持和撓曲材料系統(tǒng)的夾具支撐件。用于確定腐蝕的方法包括將材料系統(tǒng)暴露于鹽霧以一定頻率將該材料系統(tǒng)撓曲。在一個方面中，用于確定腐蝕的方法包括：將材料系統(tǒng)暴露于鹽霧大約1小時到大約4500小時的持續(xù)時間，其中該鹽霧的pH從大約3.0到大約9.0；以及以大約0.1Hz到大約60Hz的頻率將面板撓曲。

圖1是根據(jù)該公開的一個方面的用于加速和控制材料系統(tǒng)的腐蝕相關(guān)失效模式的設(shè)備100的平面圖。圖2是圖1的設(shè)備100的側(cè)視立體圖。設(shè)備100的一個或多個部件由對腐蝕性環(huán)境如含有鹽霧的環(huán)境表現(xiàn)出抗性的材料制成。如圖1和2所示，設(shè)備100包括殼體160，該殼體160具有一個或多個噴霧嘴120(示出了一個)，所述噴霧嘴120布置在該殼體160中并且被構(gòu)造成在殼體160中噴射處理液體如鹽霧。夾具支撐件布置在該殼體中以支撐材料系統(tǒng)在其中進(jìn)行暴露和撓曲。設(shè)備100包括儲液器104以向噴霧嘴102供應(yīng)處理液體。噴霧嘴102可以是一噴嘴，諸如霧化噴嘴、針對空氣消耗標(biāo)定的噴嘴、BETE全圓錐噴嘴、空圓錐噴嘴、風(fēng)扇霧化噴嘴、洗艙噴霧噴嘴、用于噴水霧化和液滴控制的NASA Mod 1噴嘴、Q-Lab OEM霧化噴嘴、Cool Clean ChilAire Lite噴霧施加器噴嘴以及它們的組合。噴霧嘴102可以由諸如硬橡膠、塑料或其它惰性材料之類的材料構(gòu)成。

噴霧嘴102可以由諸如硬橡膠、塑料或其他惰性材料之類的材料構(gòu)成。

夾具支撐件包括被構(gòu)造成使材料系統(tǒng)撓曲的夾爪124a-e。板146被構(gòu)造成支撐夾爪124a-e。在一些方面中，板146包括布置在I梁格柵上的安裝板。板146位于噴霧嘴102和夾爪124a-e之間(如圖1和圖2中所示)，從而允許處理液體進(jìn)入外殼，而不會直接撞擊在由一個或多個夾爪124a-e保持的材料系統(tǒng)上。與航空器材料系統(tǒng)上的直接降雨相比，該構(gòu)造模擬一般濕度環(huán)境條件。另選地，夾爪124a-e可以位于噴霧嘴102和板146之間(該構(gòu)造未示出)，從而允許處理液體直接流向由一個或多個夾爪124a-e保持的材料系統(tǒng)。該構(gòu)造模擬航空器材料系統(tǒng)上的直接降雨或氣溶膠沉積。噴霧嘴102可以被構(gòu)造成進(jìn)行流動角調(diào)整，從而允許處理液體相對于材料系統(tǒng)表面以一個或多個角度流動。在一些方面中，基于被測試的優(yōu)勢表面，材料系統(tǒng)表面可以平行于經(jīng)過設(shè)備100的液體流的主要方向，這減少了在設(shè)備100中進(jìn)行腐蝕測試過程中液體在材料系統(tǒng)上的收集。在這樣的方面中，噴霧嘴102可以被引導(dǎo)或被擾流成使得液體不直接撞擊在材料系統(tǒng)上。(噴霧嘴102、通風(fēng)孔122、馬達(dá)126、外部殼體136以及腿148a-f在圖1中以虛線示出，以表示這些部件在圖1所示的方面中位于板146后面)。

霧泵108被構(gòu)造成幫助液體從儲液器104經(jīng)由第一流體線路106和第二流體線路110流動到噴霧嘴102。第一流體線路106在第一端聯(lián)接儲液器104，在第二端聯(lián)接霧泵108，以提供儲液器104與霧泵108的液體連通。第二流體線路110在第一端聯(lián)接霧泵108，在第二端聯(lián)接噴霧嘴102，以提供霧泵108與噴霧嘴102的液體連通。

壓縮空氣源112和泡罩塔114被構(gòu)造成向噴霧嘴102提供濕潤空氣。在一些方面中，可以對殼體中的壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)以模擬航空器在現(xiàn)實(shí)世界使用過程中在各種海拔處經(jīng)歷的壓力。因而，壓縮空氣源112被構(gòu)造成使空氣以大約2PSI到大約50PSI的范圍內(nèi)、大約5PSI到大約30PSI的范圍內(nèi)、大約12PSI到大約18PSI的范圍內(nèi)的壓力流動。在這些范圍內(nèi)，較低壓力值模擬航空器在較高海拔處經(jīng)歷的壓力，而較高壓力值模擬航空器在較低海拔和接近海平面處經(jīng)歷的壓力。空氣可以包括類似于在周圍大氣環(huán)境中發(fā)現(xiàn)的那些氣體的混合物，例如包含大約78的N₂、大約21％的O₂以及大約0.039％的CO₂以及其他氣體。第三流體線路116在第一端與泡罩塔114聯(lián)接，在第二端與噴霧嘴102聯(lián)接，以提供泡罩塔114與噴霧嘴102的空氣和液體連通。壓縮空氣線路118在第一端與壓縮空氣源112聯(lián)接，在第二端與泡罩塔114聯(lián)接，以提供壓縮空氣源112與泡罩塔114之間的空氣連通。泡罩塔114可以容納液體如水，以向經(jīng)由壓縮空氣線路118從壓縮空氣源112流出的空氣提供初始濕潤或附加濕潤。

通風(fēng)孔122可與第一腔室壁130、第二腔室壁132或第三壁152(圖2)聯(lián)接以提供設(shè)備110內(nèi)部的壓力調(diào)節(jié)。加熱器120可以被設(shè)置和構(gòu)造成加熱設(shè)備100諸如殼體160的內(nèi)部。加熱器120可以被布置成相鄰于設(shè)備100的第一壁130并且與第三壁152(圖2)聯(lián)接。加熱器120可以使用任何合適的附著件如鉚釘附著于第三壁152。加熱器120可以與控制器138聯(lián)接并由該控制器138控制。

夾具支撐件被構(gòu)造成支撐位于殼體內(nèi)以進(jìn)行測試的材料系統(tǒng)并使該材料系統(tǒng)撓曲。夾爪124a、124b、124c、124d和124e被構(gòu)造成使諸如面板、兩個金屬面板之間的涂覆搭接接頭、機(jī)翼機(jī)身組件以及它們的組合之類的材料系統(tǒng)撓曲。該材料系統(tǒng)可以為航空器材料系統(tǒng)，諸如面板、諸如蒙皮或機(jī)身平坦面板。該材料系統(tǒng)可以具有例如大約4英寸的寬度以及例如大約6英寸到大約14.5英寸的高度。該夾具支撐件可以使材料系統(tǒng)撓曲從大約0.05％到大約50％的范圍內(nèi)的應(yīng)變、大約0.1％到大約30％的應(yīng)變、大約0.3％到大約5％諸如0.37％的應(yīng)變。

包括一個或多個夾爪124a-e的夾具支撐件被構(gòu)造成夾持和釋放材料系統(tǒng)。夾爪124a-e被構(gòu)造成使材料系統(tǒng)從第一起始位置撓曲到完全或部分撓曲的第二位置。夾爪124a-e被構(gòu)造成使材料系統(tǒng)在撓曲過程當(dāng)中從第一位置撓曲成從起始位置開始的大于0°到大約180°，例如大約5°到大約90°，諸如大約5°到大約45°。夾爪124a-124e可以具有相同尺寸或不同尺寸。例如，夾爪124a可以與夾爪124b具有相同尺寸，但是與夾爪124d具有不同尺寸(如圖1中所示)。此外，夾爪124a-124e可以彼此定位成間隔開與不同的一對夾爪124a-e之間的距離相同或不同的距離。例如，夾爪124a和124b之間的第一距離可以與夾爪124d和124e之間的第二距離不同。各種夾爪尺寸和夾爪之間的各種距離例如允許在設(shè)備100內(nèi)的暴露和撓曲過程期間同時測試不同尺寸的材料系統(tǒng)如面板。在一些方面中，夾爪124a-e中的一個或多個包括鋼。在一些方面中，夾爪124a-e中的一個或多個被陽極氧化。在一些方面中，夾爪124a-e中的一個或多個包括惰性材料如硬橡膠和/或塑料。在一些方面中，夾爪124a-e被構(gòu)造成相對于第一壁130和/或第二壁132從大約15°和大約30°支撐材料系統(tǒng)諸如面板，這減少了在設(shè)備100中進(jìn)行腐蝕測試的過程中材料系統(tǒng)上的液體收集。在一些方面中，夾爪124a被構(gòu)造成在材料系統(tǒng)的第一端夾持材料，并且夾爪124b被構(gòu)造成在材料系統(tǒng)的第二端夾持材料系統(tǒng)。在一些方面中，夾爪124a-124e被構(gòu)造成同時或交替地使材料系統(tǒng)撓曲。

馬達(dá)126操作夾爪124a-e。入口管128在第一端與馬達(dá)126聯(lián)接，而在第二端與第一壁130聯(lián)接，以向馬達(dá)126提供冷卻物質(zhì)如空氣。出口管1134在第一端與馬達(dá)126聯(lián)接，而在第二端與第一壁130聯(lián)接，以從馬達(dá)126移除熱排氣。外部殼體136包圍馬達(dá)126以包圍并保護(hù)馬達(dá)免受從噴霧嘴120發(fā)出的液體或設(shè)備100的內(nèi)部存在的任何其他液體。夾爪124a-e由板146支撐。板146由腿148a、148b、148c、148d、148e和148f支撐。腿148a-f在第一端與板146聯(lián)接，而在第二端與腔室壁、機(jī)架150a或機(jī)架150b聯(lián)接。這里描述的設(shè)備100的部件可以包括對于在周期性撓曲噴霧過程期間設(shè)備100內(nèi)的條件來說適當(dāng)?shù)亩栊圆牧?。適當(dāng)惰性材料可以包括塑料、玻璃、石頭、金屬、橡膠和/或環(huán)氧樹脂。

設(shè)備100可以由基于處理器的系統(tǒng)控制器如控制器138來控制。例如，控制器138可以被構(gòu)造成控制設(shè)備100的與周期性撓曲噴霧過程相關(guān)的部件和處理參數(shù)?？刂破?38包括可與存儲器142和大容量存儲設(shè)備一起操作的可編程中央處理單元(CPU)140、輸入控制單元和顯示單元(未示出)，諸如聯(lián)接至設(shè)備100的各種部件的電源、時鐘、緩存、輸入/輸出(I/O)電路等，以方便對周期性撓曲噴霧過程進(jìn)行控制?？刂破?38可以與例如出口管134、通風(fēng)孔122、加熱器120和/或夾爪124a-e進(jìn)行電子通信。

為了方便以上描述的設(shè)備100的控制，CPU140可以是能夠在工業(yè)設(shè)置中用于控制各種腔室和子處理器的任何形式的通用計算機(jī)處理器中的一種，諸如可編程邏輯控制器(PLC)。存儲器142聯(lián)接至CPU140，并且存儲器142非暫時性的，而且可以是容易獲得的存儲器(諸如隨機(jī)訪問存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、軟盤驅(qū)動器、硬盤或任何其它形式的數(shù)字存儲設(shè)備，局域的或遠(yuǎn)程的)中的一種或多種。支持電路144聯(lián)接至CPU140以便以傳統(tǒng)方式支持處理器。利用設(shè)備100從周期性撓曲噴霧過程獲得信息可以典型地作為軟件程序存儲在存儲器142中。該軟件程序還可以由第二CPU(未示出)存儲和/或執(zhí)行，該第二CPU與由CPU140控制的硬件遠(yuǎn)離地定位。存儲器142采取計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)的形式，該計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)包含指令，在由CPU140執(zhí)行時，該指令方便設(shè)備100的操作。存儲器142中的指令采取程序產(chǎn)品諸如實(shí)施本公開的方法的程序的形式。程序代碼可以遵循多種不同編程語言中的任何一種。在一些方面中，該公開可以實(shí)施為存儲在計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)上以與計算機(jī)系統(tǒng)一起使用的程序產(chǎn)品。該程序產(chǎn)品的程序限定這些方面的功能(包括這里描述的方法)。例示性計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)包括但不限于：(i)在上面永久存儲信息的非可寫存儲介質(zhì)(例如，計算機(jī)內(nèi)的只讀存儲器設(shè)備，諸如可由CD-ROM驅(qū)動器讀取的CD-ROM盤、閃存、ROM芯片或者任何類型的固態(tài)非易失性半導(dǎo)體存儲器)；和(ii)在上面存儲可改變信息的可寫存儲介質(zhì)(例如，軟盤驅(qū)動器或硬盤驅(qū)動器中的軟盤或者任何類型的固態(tài)隨機(jī)訪問半導(dǎo)體存儲器)。這種計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)在承載指導(dǎo)這里描述的方法和設(shè)備的功能的計算機(jī)可讀指令時為本公開的方面。

圖3是根據(jù)該公開的一個方面的用于加速和控制材料系統(tǒng)的腐蝕相關(guān)失效模式的設(shè)備300的平面圖。如圖3所示，設(shè)備300的部件與圖1的設(shè)備100中所示的部件相同，不過馬達(dá)126沒有被外部殼體136(外部殼體136不存在)包圍，馬達(dá)126位于第一腔室壁130外部，并且不存在入口管128和出口管134。馬達(dá)126聯(lián)接至第一腔室壁130。在一些方面中，(聯(lián)接至第一腔室壁130的)馬達(dá)126借助于穿入到該腔室(未示出)內(nèi)的絲杠如滾珠絲杠、梯形絲杠、導(dǎo)向絲杠、輥?zhàn)咏z杠以及絲杠支架或軸來轉(zhuǎn)換腔室內(nèi)的彎曲運(yùn)動。絲杠維持撓曲過程中固定塊406和移動塊404之間的間隔。

圖4是根據(jù)該公開的一個方面的被構(gòu)造成執(zhí)行周期性撓曲的撓曲器400的立體圖。撓曲器400可以位于如針對圖1描述的材料性能腔室內(nèi)部。如圖4中所示，撓曲器400包括移動塊404和固定塊406。固定塊406通過安裝螺栓410a和410b而安裝至板146。移動塊404相鄰于固定塊406可滑動地布置在板146上。固定塊406和移動塊404之間的線性位移由引導(dǎo)桿408a和408b維持。引導(dǎo)桿408a和408b可以包括不銹鋼、高密度聚丙烯、高密度聚乙烯、鉻(如Armology涂層)以及它們的組合。引導(dǎo)桿408a和408b中的每個都與固定塊406和移動塊404聯(lián)接。引導(dǎo)桿408a和408b彼此平行。固定塊406和移動塊404安裝或以其它方式支撐夾爪124a-f。固定塊406在撓曲過程中將夾爪124a-f的第一側(cè)安裝在固定位置，而移動塊404安裝夾爪124a-f的第二側(cè)并在撓曲過程中允許夾爪124a-f的第二側(cè)移動。固定塊406和移動塊404可以包括高密度聚乙烯。在撓曲過程中，移動塊相對于固定塊從起點(diǎn)側(cè)向移位到終點(diǎn)，從而導(dǎo)致位于夾爪124a-f中的材料系統(tǒng)撓曲。該起點(diǎn)、終點(diǎn)和移位距離可以由撓曲器400的用戶基于測試夾具機(jī)械邊界極限、機(jī)械止動塊或夾具驅(qū)動系統(tǒng)軟件控制來控制。固定塊406和移動塊404中的每個都包括基部和從基部與該基部垂直地延伸的多個支柱。每個支柱可以為矩形或傾斜的以便提供能夠安裝每個夾爪124a-f的角度。夾爪124a-f被鉸接，這允許在壓縮材料系統(tǒng)的同時使材料系統(tǒng)彎曲。例如，夾爪124a-f可以安裝在每個支柱的一側(cè)上，并且相對于垂直于基座的線以從例如15°到30°的角布置?？梢韵氲较鄬τ诖咕€的其他角度來實(shí)現(xiàn)用于材料面板的期望測試條件。夾爪124a-f的角度確定了材料系統(tǒng)的角位置。在一些方面中，材料系統(tǒng)相對于垂直于基部的線以例如15°到30°的角度布置。在一些方面中，夾爪124a-f為非導(dǎo)電和非金屬的，從而對材料系統(tǒng)具有很少電流影響或沒有電流影響。夾爪124a-f中的一個或多個可以包括高密度聚乙烯、具有聚乙烯嵌入物的商業(yè)級鈦(II)、具有聚乙烯嵌入物的犧牲316SS或它們的組合，這(部分或完全地)防止了測試期間夾爪和材料系統(tǒng)的電流腐蝕。夾爪124a-f中的一個或多個可以包括例如包含聚乙烯的套筒罩，該套筒罩進(jìn)一步防止測試期間夾爪和材料系統(tǒng)的電流腐蝕。在本公開的一些方面中，材料性能腔室包含多于一個的撓曲器400。在其中材料性能腔室包含多于一個的撓曲器400的一些方面中，引導(dǎo)桿408a和408b延伸穿過多個撓曲器400。

撓曲器如撓曲器400以可實(shí)時調(diào)整的可變頻率提供了移動塊和材料系統(tǒng)的可變位移。撓曲器還允許向材料系統(tǒng)施加拉伸和壓縮。

例如設(shè)備100內(nèi)的材料測試過程諸如周期性撓曲噴霧過程可以通過將材料系統(tǒng)如面板暴露于處理液體如鹽霧并使材料系統(tǒng)撓曲來進(jìn)行。暴露可以執(zhí)行大約1小時到大約4500小時，如大約200小時到大約2000小時，諸如大約500小時到大約1000小時。將材料系統(tǒng)暴露于處理液體大約1小時例如模擬作為航空器的一部分的材料系統(tǒng)在干燥環(huán)境中經(jīng)歷的鹽霧暴露。將材料系統(tǒng)暴露于處理液體大約4500小時例如模擬作為航空器的一部分的材料系統(tǒng)長時期在非常潮濕氣候中或中等潮濕氣候中經(jīng)歷的鹽霧暴露。該液體可以包含作為試劑級水的水。該液體可以為鹽溶液。該鹽溶液可以包含氯化鈉。該鹽溶液可以在98份水中包含大約2份氯化鈉到在94份水中包含大約6份氯化鈉，諸如在大約95份水中包含大約5份氯化鈉。該液體如鹽溶液可以含有小于大約0.1％的溴化物、氟化物和碘化物。該液體如鹽溶液按照質(zhì)量計算可以含有小于大約1ppm的銅，如0.3ppm的銅。該液體如鹽溶液可以不包含抗結(jié)劑，因?yàn)檫@種制劑可能充當(dāng)腐蝕抑制劑?？梢员粶y試的材料系統(tǒng)例如包括可以形成航空器的蒙皮或機(jī)身的航空器面板、兩個金屬面板之間的涂覆搭接接頭、機(jī)翼機(jī)身組件和它們的組合。所述材料系統(tǒng)可以包括金屬或合金。普通材料系統(tǒng)可以包含鋁。面板可以包含鋁和/或鋁合金，諸如AA2024、AA7075、AA5083、鋁鋰合金或高熵多組分合金。該液體可以被霧化而形成處理液體如鹽霧，該處理液體可以具有從大約3到大約11的pH，諸如大約5到8的pH，諸如大約6.5到大約7.2的pH。pH可以使用合適的玻璃pH感測電極、參考電極以及pH計量系統(tǒng)來測量。調(diào)節(jié)處理液體的pH可能是理想的。例如，具有低pH的處理液體可以模擬含有酸雨等的污染大氣。此外，被霧化成處理液體的液體的pH可以被調(diào)節(jié)成在暴露過程期間對液體重新校準(zhǔn)。pH可以例如通過添加鹽酸(HCl)來減小pH或添加氫氧化鈉(NaOH)來增加pH進(jìn)行調(diào)節(jié)。液體諸如鹽霧可以以每80cm²的水平收集面積大約0.5毫升每小時(mL/h)到大約5mL/h的速率，諸如以每80cm²的水平收集面積大約2mL/h的速率流動。在一些方面中，材料系統(tǒng)諸如面板可以通過使用夾爪124a-e中的一個夾爪的夾具支撐件或通過多個夾爪124a-e而撓曲。撓曲可以以變化頻率進(jìn)行以模擬機(jī)械應(yīng)力對現(xiàn)實(shí)世界條件下航空器材料系統(tǒng)經(jīng)歷的腐蝕條件的作用。例如，材料系統(tǒng)可以以大約0.1赫茲(Hz)到大約150赫茲(Hz)，大約0.1Hz到大約100Hz，大約0.1Hz到大約60Hz的頻率撓曲。此外，利用本公開的設(shè)備和方法，撓曲的材料系統(tǒng)的曲率越大，材料系統(tǒng)的退化越大。例如，長度為6英寸的平板面板可以由兩個夾爪夾持，其中這兩個夾爪之間的距離為6英寸。該面板可以在暴露于鹽霧溶液的過程中以0.33Hz的速率撓曲。在另一個示例中，長度為7.5英寸的平坦面板可以由兩個夾爪之間也具有6英寸的距離的兩個夾爪夾持。該面板可以在暴露于鹽霧溶液過程中以0.33Hz的速率撓曲。在其他條件相同的情況下，長度為7.5英寸的面板與長度為6英寸的面板相比曲率增加，并且經(jīng)歷的退化也增加。在不受理論限制的情況下，給予材料系統(tǒng)曲率的機(jī)械應(yīng)力導(dǎo)致材料系統(tǒng)破裂，這允許腐蝕流體諸如鹽霧進(jìn)入材料系統(tǒng)的裂縫中。在進(jìn)入材料系統(tǒng)的裂縫之后，腐蝕流體可能進(jìn)一步進(jìn)入材料系統(tǒng)表面上的各種附加層(如果存在的話)之間。這些附加層可以包括例如表面修整層、底漆和/或表面涂層。因而，腐蝕流體可能導(dǎo)致材料系統(tǒng)和/或該材料系統(tǒng)的附加層中的一個或多個腐蝕。這些條件模擬在現(xiàn)實(shí)世界使用過程中由航空器材料系統(tǒng)諸如面板經(jīng)歷的條件。

在一些方面中，在材料系統(tǒng)暴露于處理液體(諸如霧化成鹽霧的鹽溶液)的過程中和/或使材料系統(tǒng)撓曲的過程中，暴露區(qū)域諸如設(shè)備100的殼體160可以保持在從大約-196℃到大約100℃，-50℃到大約95℃，諸如大約33℃到大約37℃(例如大約35℃)的范圍內(nèi)的溫度。該溫度可以由能夠從設(shè)備100的外表面讀取的記錄裝置或由溫度計(未示出)監(jiān)測。在一些方面中，將材料系統(tǒng)諸如面板暴露于液體諸如鹽霧和使材料系統(tǒng)撓曲可以并發(fā)地進(jìn)行。在一些方面中，將材料系統(tǒng)諸如面板暴露于液體諸如鹽霧和使材料系統(tǒng)撓曲可以順序地進(jìn)行。在一些方面中，材料系統(tǒng)可以并發(fā)地以及順序地暴露于鹽霧和撓曲，這提供了再次創(chuàng)造出在服役中材料系統(tǒng)可能經(jīng)歷的不規(guī)則或可變的飛行特異應(yīng)變曲線。在一些方面中，將材料系統(tǒng)暴露于液體和/或使材料系統(tǒng)撓曲可以被中斷以檢查、重新布置或移除該材料系統(tǒng)，和/或補(bǔ)充溶液如儲液器104中的溶液。

一旦暴露過程完成，則測量腐蝕程度。諸如利用水對該材料系統(tǒng)進(jìn)行洗滌，以從該材料系統(tǒng)的表面移除處理溶液的副產(chǎn)品例如鹽沉積物，隨后將該材料系統(tǒng)干燥。該材料可以附加地或另選地利用鹽酸溶液和/或六次甲基四胺進(jìn)行洗滌，隨后利用試劑級水進(jìn)行漂洗。洗滌之后，可以將該材料系統(tǒng)干燥?？梢岳觅|(zhì)量損失技術(shù)通過對洗滌/干燥之后的材料系統(tǒng)進(jìn)行稱重并從該材料系統(tǒng)暴露于液體諸如鹽霧和進(jìn)行撓曲之前的重量減去該重量來確定腐蝕程度。

材料系統(tǒng)諸如面板可以具有一個或多個表面層，諸如表面修整層、底漆和/或表面涂層。在現(xiàn)實(shí)世界設(shè)置中由于機(jī)械和化學(xué)應(yīng)力而可以在這些層中的一個多個中發(fā)生腐蝕。這里描述的設(shè)備和方法允許進(jìn)行腐蝕測試，該腐蝕測試通過使材料系統(tǒng)經(jīng)受機(jī)械以及化學(xué)應(yīng)力來模擬在現(xiàn)實(shí)世界條件下材料系統(tǒng)經(jīng)歷的腐蝕。這里描述的設(shè)備和方法允許在材料系統(tǒng)表面、修整表面、底漆表面和/或表面涂層表面中的一個或多個處進(jìn)行測試。

實(shí)施例1：

測量尺寸為3.75英寸寬14.5英寸長的鋁面板通過兩個夾爪固定在圖1中描述的裝置中的夾具支撐件中。在以大約1Hz使面板撓曲的同時，將該面板暴露于氯化鈉鹽霧(pH為6.8)500小時。在暴露和撓曲之后，將該鋁面板用手洗滌并干燥。為了確定在這些條件下該面板的總腐蝕，隨后對該面板進(jìn)行稱重，并且從該面板暴露和撓曲之前的重量減去該重量。另外，對該材料系統(tǒng)進(jìn)行電化學(xué)測量以評估在測試過程中給予的腐蝕損壞的程度和范圍。

在一些方面中，材料系統(tǒng)為可以被涂覆的平坦金屬面板。該平坦面板的材料性能通過周期性地使該面板撓曲同時將該面板暴露于至少一個周期的鹽霧來進(jìn)行測量。暴露和撓曲之后，針對腐蝕發(fā)作、傳播速率和性能對該面板進(jìn)行評估。

在一些方面中，材料系統(tǒng)包括在暴露于至少一個周期的鹽霧之前使用金屬緊固件、螺釘、螺栓或其它硬件連接、接合或緊固在一起的兩個平坦金屬面板?？梢噪S后針對腐蝕發(fā)作、傳播速率和性能對該材料系統(tǒng)進(jìn)行評估。

在一些方面中，在針對腐蝕發(fā)作、傳播速率和性能進(jìn)行評估之前，材料系統(tǒng)可以包括可由金屬或復(fù)合材料制成并且在暴露于周期性鹽霧之前被涂覆的機(jī)械結(jié)構(gòu)或鉸接接頭。

在一些方面中，材料系統(tǒng)包括代表機(jī)身側(cè)部接縫、桁條機(jī)身組件、機(jī)身面板或翼梁機(jī)身組件的復(fù)制航空器部件的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。可以在針對腐蝕發(fā)作、傳播速率和性能進(jìn)行評估之前，在所產(chǎn)生的這些組件暴露于至少一個周期的鹽霧的同時啟動或撓曲這些組件。

這里描述的設(shè)備和方法提供了可控的鹽霧環(huán)境以及對各種材料系統(tǒng)(諸如航空器材料，如面板、兩個或更多個面板之間的涂覆搭接接頭、機(jī)翼機(jī)身組件和它們的組合)的材料性能如腐蝕的監(jiān)測。這里描述的設(shè)備和方法提供了在可控暴露環(huán)境中復(fù)制服役中的現(xiàn)實(shí)世界失效模式和機(jī)制的能力。

在本公開的設(shè)備中對材料系統(tǒng)進(jìn)行機(jī)械撓曲可以導(dǎo)致材料系統(tǒng)如面板的腐蝕增加。機(jī)械和化學(xué)應(yīng)力的總和作用組合起來而引起腐蝕，這更精確地復(fù)制了在現(xiàn)實(shí)世界環(huán)境中材料系統(tǒng)如航空器面板經(jīng)歷的腐蝕。因而，本公開的方法和設(shè)備更精確地模擬了在航空器的現(xiàn)實(shí)世界使用過程中在航空器材料系統(tǒng)上觀察到的腐蝕。本公開的方法和設(shè)備允許對獨(dú)立材料系統(tǒng)和涂覆層之間界面的腐蝕進(jìn)行測試，這更精確地描繪了在作為航空器的一部分的材料系統(tǒng)的實(shí)際使用過程中材料系統(tǒng)如面板經(jīng)歷的腐蝕。本公開的方法和設(shè)備還允許重新創(chuàng)建不規(guī)則的飛行特異應(yīng)變曲線，從而可以對航空器材料系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)預(yù)測性以及論證性調(diào)查。

另外，根據(jù)如下條款描述各個方面：

條款1：一種用于確定材料性能的方法，該方法包括：

將材料系統(tǒng)暴露于鹽霧；以及

使該材料系統(tǒng)撓曲。

條款2：根據(jù)條款1所述的方法，其中以大約0.1Hz到大約60Hz的頻率進(jìn)行所述撓曲。

條款3：根據(jù)條款1或2所述的方法，其中并發(fā)地進(jìn)行使所述材料系統(tǒng)撓曲和暴露所述材料系統(tǒng)。

條款4：根據(jù)條款1至3中任一項(xiàng)所述的方法，其中順序地進(jìn)行使所述材料系統(tǒng)撓曲和暴露所述材料系統(tǒng)。

條款5：一種用于確定材料性能的方法，該方法包括：

將材料系統(tǒng)暴露于鹽霧，其中所述鹽霧的pH從大約3.0到大約9.0；以及

以大約0.1Hz到大約60Hz的頻率使所述材料系統(tǒng)撓曲。

條款6：根據(jù)條款5所述的方法，其中通過與所述材料系統(tǒng)聯(lián)接的夾爪和與所述夾爪聯(lián)接的馬達(dá)來進(jìn)行所述撓曲。

條款7：根據(jù)條款5或6所述的方法，該方法進(jìn)一步包括在將所述材料系統(tǒng)暴露于鹽霧的過程中將暴露區(qū)域維持在大約-50℃到大約95℃的溫度。

條款8：根據(jù)條款5至7中任一項(xiàng)所述的方法，其中在同一個腔室內(nèi)進(jìn)行暴露所述材料系統(tǒng)和使所述材料系統(tǒng)撓曲。

條款9：根據(jù)條款8所述的方法，其中并發(fā)地進(jìn)行使所述材料系統(tǒng)撓曲和暴露所述材料系統(tǒng)。

條款10：一種材料性能腔室，該材料性能腔室包括：

鹽霧腔室；以及

夾爪，該夾爪被構(gòu)造成使材料系統(tǒng)撓曲。

條款11：根據(jù)條款10所述的材料性能腔室，該材料性能腔室進(jìn)一步包括：

位于所述腔室內(nèi)部的馬達(dá)；

入口管，該入口管在第一端與所述馬達(dá)聯(lián)接，并且在第二端與第一壁連接；以及

出口管，該出口管在第一端與所述馬達(dá)聯(lián)接，并且在第二端與所述第一壁或與第二壁聯(lián)接。

條款12：根據(jù)條款10或11所述的材料性能腔室，該材料性能腔室進(jìn)一步包括位于所述腔室外部的馬達(dá)。

條款13：根據(jù)條款12所述的材料性能腔室，其中所述馬達(dá)包括用于保護(hù)所述馬達(dá)免受鹽霧的外部殼體。

條款14：：根據(jù)條款11至13中任一項(xiàng)所述的材料性能腔室，該材料性能腔室進(jìn)一步包括：

控制器，該控制器與通風(fēng)孔、加熱器和所述夾爪進(jìn)行電子通信。

條款15：根據(jù)條款11至14中任一項(xiàng)所述的材料性能腔室，其中所述夾爪包括選擇由如下材料構(gòu)成的組的材料：高密度聚乙烯、高密度聚丙烯、具有聚乙烯嵌入物的商業(yè)級鈦(II)、具有聚乙烯嵌入物的犧牲316SS以及它們的組合。

條款16：根據(jù)條款11至15中任一項(xiàng)所述的材料性能腔室，其中所述夾爪包括套筒罩，其中所述套筒罩包括聚乙烯。

條款17：根據(jù)條款11至15中任一項(xiàng)所述的材料性能腔室，其中所述夾爪為非導(dǎo)電和非金屬的。

條款18：根據(jù)條款11至17中任一項(xiàng)所述的材料性能腔室，該材料性能腔室進(jìn)一步包括移動塊和固定塊。

條款19：根據(jù)條款18所述的材料性能腔室，該材料性能腔室進(jìn)一步包括第一引導(dǎo)桿和第二引導(dǎo)桿。

條款20：根據(jù)條款19所述的材料性能腔室，其中所述夾爪相對于垂直于基部的線以大約15°到大約30°的角度布置。

盡管前述內(nèi)容涉及本公開的各個方面，但是在不脫離本公開的基本范圍的情況下可以設(shè)計出本公開的其它和進(jìn)一步方面。此外，盡管上述內(nèi)容涉及材料系統(tǒng)，如航空器材料系統(tǒng)，諸如面板、兩個或更多個面板之間的涂覆搭接接頭以及機(jī)翼機(jī)身組件，但是本公開的各個方面可以涉及與航空器無關(guān)的其它材料系統(tǒng)，諸如在航天、汽車、船舶、發(fā)動機(jī)工業(yè)等等中使用的多組件材料系統(tǒng)。