2025年, 第22卷, 第12期　
刊出日期：2025-12-25

  

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武器装备
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  轻武器用非金属材料寿命试验技术分析

  罗建华, 黄雪鹰, 康宝, 张剑闻, 王岩

  装备环境工程. 2025, 22(12): 1-7. https://doi.org/10.7643/ issn.1672-9242.2025.12.001

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  应用加速寿命试验理论对轻武器用非金属材料的寿命试验和使用可靠性进行了分析,确定了轻武器用非金属材料寿命性能的表征参数、加速寿命试验机理,并应用加速退化理论对非金属材料寿命预测试验的指标体系、加速试验模型和结果评估方法进行了分析,为非金属材料寿命预测试验与可靠性评估提供了技术参考。
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  爆炸载荷作用下预制孔板架结构响应特性仿真研究

  龚小康, 王兴, 陈军, 姜文健, 刘洁

  装备环境工程. 2025, 22(12): 8-15. https://doi.org/10.7643/ issn.1672-9242.2025.12.002

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  目的 研究有孔洞缺陷的板架结构在爆炸载荷作用下的毁伤特性,为舰船等装备结构设计提供参考。方法 以某典型板架结构作为研究对象,开展爆炸载荷作用下预制孔板架结构动态响应数值仿真研究,分析战斗部长径比、炸药当量、比例距离对预制孔板架结构毁伤模式、残余孔洞直径的影响规律。结果 相同炸药当量和正侵彻爆距的情况下,圆柱形装药长径比在1︰4~4︰1时,炸药长度越小,造成预制孔板架结构的毁伤程度越大。预制孔板架结构在爆炸载荷作用下的毁伤模式可划分为3个级别,长径比分别为1︰1和3︰1时,造成预制孔板架结构毁伤模式Ⅰ（仅底板向后隆起）和毁伤模式Ⅱ（底板撕裂成花瓣状）的临界比例距离分别为0.44、0.2,造成预制孔板架结构毁伤模式Ⅱ和毁伤模式Ⅲ（底板沿骨材边界撕裂）的临界比例距离分别为0.33、0.17。结论 该研究结果为舰船等装备结构设计提供了参考依据。
航空航天装备
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  全状态飞机实验室气候试验标准应用实践及优化策略分析

  任红云, 刘海燕

  装备环境工程. 2025, 22(12): 16-23. https://doi.org/10.7643/ issn.1672-9242.2025.12.003

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  针对全状态飞机实验室气候试验国内外发展现状及标准应用特征,基于目前全状态飞机实验室气候试验企业标准应用背景,对多型号全状态飞机实验室气候试验标准应用实际案例进行了数据收集与分析,从覆盖试验全流程的实验室检定与校准、试验设备、试验文件、试验设计过程、试验实施过程、参试人员管理六大方向及下分16个方面进行了应用情况介绍及实践问题剖析,提出了三阶段优化策略,包含实验室执行层面的优化措施,标准与技术创新同步迭代与升级工作建议,指出了全状态飞机实验室气候试验标准体系发展方向,可为后续全状态飞机实验室气候试验标准发展提供思路,为构建覆盖试验全流程、适配先进技术的全状态飞机实验室气候试验标准提供支撑方法。
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  某型直升机滑动轴承用涂层与衬垫磨损行为研究

  吴云章, 王乾旭, 石金大, 李健, 任宇楼, 沈军, 高伏

  装备环境工程. 2025, 22(12): 24-30. https://doi.org/10.7643/ issn.1672-9242.2025.12.004

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  目的 研究某型直升机滑动轴承内圈G95Cr18（附衬垫）和外圈05Cr17Ni4Cu4Nb（附涂层）对磨时的磨损性能和磨损机理,建立其摩擦磨损模型,量化评估某型直升机滑动轴承的耐磨能力。方法 制备基体材料为G95Cr18内环带涂层（分别附Cr和Al₂O₃涂层）与对应圆盘端面衬垫（分别附有FSZ-Z01衬垫和7623型衬垫）的不同样件,分别用于线接触和面接触的摩擦磨损试验。利用电子万能材料试验机、游标卡尺测量内外圈材料的弹性模量,采用超景深三维显微系统和游标卡尺分析测量涂层的厚度,用表面形貌测量系统测量样件表面粗糙度值。利用球盘接触式SRV-4高温摩擦磨损试验机考察不同内环涂层和衬垫的摩擦磨损性能。采用三维白光干涉形貌仪测量表面磨损形貌。结果 基于2种方案的滑动轴承（原衬垫方案：FSZ-Z01、Cr;改进方案：7623型衬垫、Al₂O₃）分别在线接触和面接触条件各10组工况下的磨损深度数据,利用Archard模型建立了滑动轴承磨损率模型,通过仿真验证和衬垫厚度250 mm为界限,进行了2种方案的评估。结论 衬垫改进方案的抗磨损能力为原方案的4.6倍,说明轴承改进方案的有效性。
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  基于LSTM的多区域电加热防除冰表面温度预测方法

  冉林, 熊建军, 朱亚兰, 赵杰毅, 王强

  装备环境工程. 2025, 22(12): 31-38. https://doi.org/10.7643/ issn.1672-9242.2025.12.005

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  目的 针对电热防除冰验证试验及系统优化设计的关键指标——表面温度,开展多区域电热表面温度预测方法研究。方法 以多区域电热分布翼形部件前缘为对象,在其加热区域中心和交接处设置表面温度测点,进行电加热防除冰结冰风洞试验,分析温度变化与多区域加热控制律的关系。结合试验内容及参数数据,考虑温度参数的长时间依赖特征,提出采用长短期记忆网络（Long Short-Term Memory,LSTM）,建立表面温度预测模型,并围绕加热区域表面温度测点位置特征,讨论模型输入项包含测点位置不同的单一温度数据,以及无测点温度数据的预测效果。结果 输入项不同,预测效果有一定差异,但预测值与测量值变化趋势基本一致且差值小,相关系数均达到89%以上,差值均方根误差小于2,而选用中间区域的单测点,整体预测效果最好,相关系数高于96%,均方根误差小于1。结论 仅对某一翼形部件多区域电加热防除冰试验表面温度进行了建模及预测验证,对于飞行器其他部件的电热防除冰的表面温度还有待进一步的验证。
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  直升机滑动轴承磨损仿真及验证技术研究

  石金大, 吴云章, 王乾旭, 李健, 沈军, 高伏, 刘钡钡

  装备环境工程. 2025, 22(12): 39-48. https://doi.org/10.7643/ issn.1672-9242.2025.12.006

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  目的 研究直升机滑动轴承磨损仿真及验证技术,开发直升机滑动轴承磨损仿真系统,通过试验验证其有效性。方法 针对滑动轴承磨损故障知识进行分析需求、细化分类关键要素、构建知识模型等故障知识建模技术研究,通过ABAQUS建立轴承接触力学仿真模型,分析仿真结果,基于滑动轴承材料样件磨损仿真的几何模型与试验样件,研究滑动轴承应力-磨损耦合仿真建模技术。通过磨损量测算、试验数据和外场数据等实测数据开展滑动轴承磨损仿真验证,研发滑动轴承磨损仿真系统,并以直升机某阻尼器带柄轴承为例,开展该轴承磨损仿真材料参数测定试验、摩擦磨损试验,构建该轴承磨损故障仿真模型。结果 基于应力-磨损耦合仿真模型及磨损量实测数据,开发直升机滑动轴承接触力学和磨损仿真模块,支持模型构建、多领域耦合仿真和仿真结果可视化。取试验工况为1 500、1 200、800、500、150 N的输入载荷得到的磨损深度数据,计算仿真数据与拟合曲线的最大误差不大于±6%。结论 该仿真技术路线可行。
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  某型飞机钢索疲劳断丝原因分析及设计优化

  孙洪杰, 李忠芳, 李承宇

  装备环境工程. 2025, 22(12): 49-56. https://doi.org/10.7643/ issn.1672-9242.2025.12.007

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  目的 改善某型飞机调整片操纵系统导向滑轮处钢索频繁疲劳断丝的问题,延长钢索使用寿命。方法 基于系统布局与运行参数,对钢索传动结构进行静力学、动力学及空气动力学分析,分析出影响钢索寿命的多个因素,通过耦合应力分析与多参数优化方法,综合对比多参数下的应力值大小,提出合理的优化方案。结果 适当增大滑轮直径可降低弯曲应力15.3%,支撑槽前移能减少应力幅值约40%,质量优化可减少应力峰值40.6%,调节初始紧度可提升振动能量吸收效率12%,材料更换可有效提高钢索抗疲劳指数。结论 本研究建立的飞机钢索应力分析与优化方法,可为航空装备钢索传动系统抗疲劳设计提供理论依据。
船舶及海洋工程装备
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  IACS新海浪资料对船体垂向波浪载荷设计值影响研究

  杨骏, 汪雪良, 张凡, 王艺陶

  装备环境工程. 2025, 22(12): 57-67. https://doi.org/10.7643/ issn.1672-9242.2025.12.008

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  目的 对新海浪资料的特点进行研究,比较分析新旧海浪资料的差异。方法 以一艘化学品运输船、一艘LNG船和一艘邮轮为研究对象,开展船体运动和垂向波浪载荷计算,基于新旧海浪资料给出船体波浪载荷长期预报值,分析新海浪资料对船体波浪设计载荷的影响。结果 新No.34资料中,波浪覆盖海区、波浪散布图、波浪谱、波浪扩散函数以及推荐计算航速进行了更新。基于新海浪资料,船中剖面垂向预报值剪力减小18%~28%,垂向弯矩减小11%~15%。推荐的计算航速由0 kn改为5 kn,对于垂向剪力和弯矩的影响较小。结论 新海浪资料描述的北大西洋海域的海况条件恶劣程度有所降低,减小了垂向剪力和弯矩设计值。
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  舰载电柜的冲击响应研究

  游忠友, 谢腾, 王海坤, 武炜迪

  装备环境工程. 2025, 22(12): 68-77. https://doi.org/10.7643/ issn.1672-9242.2025.12.009

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  目的 研究典型舰载电柜在强冲击载荷下的动力学响应特性,建立考虑钢丝绳隔振器非线性冲击特性的动力学模型,揭示电柜内部冲击环境的分布规律。方法 基于试验数据和质量等效方法定义钢丝绳隔振器的非线性参数,建立典型舰载电柜的有限元模型,采用显式动力学方法进行动力学计算,通过模态分析获取电柜前6阶振型特征,结合垂向冲击试验验证模型的准确性。结果 在不同工况下,计算误差均低于10%。冲击响应谱分析显示,电柜底部区域在低频段的位移谱值较高,在高频段加速度谱值显著高于其他区域。电柜门板和元件安装板的冲击环境基本一致,电柜底部位置冲击环境更为严苛。结论 电柜内部冲击环境分布存在显著差异,安装位置对元器件的冲击响应具有决定性影响,隔振系统的频率匹配特性特别是低阶固有频率12.5~29.9 Hz对整体抗冲击性能至关重要。研究结果为舰载设备抗冲击设计中关键部位的识别和优化布局提供了理论依据。
重大工程装备
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  嵌套型燃烧室缓冲结构及吸能特性研究

  孙梦华, 展婷变, 赵河明, 李小军, 董英娟

  装备环境工程. 2025, 22(12): 78-85. https://doi.org/10.7643/ issn.1672-9242.2025.12.010

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  目的 针对嵌套型燃烧室在极端气动冲击条件下易发生结构失效的问题,研究薄壁金属管缓冲结构的吸能特性,通过多参数优化设计提升其缓冲性能,为高过载工况下装备的安全防护提供理论支持。方法 采用有限元软件LS-DYNA对15组不同结构参数的薄壁金属管进行模拟仿真,研究不同锥角（7°~25°）和材料（2A12T4铝合金、7075铝合金、45^#钢）对缓冲性能的影响。基于塑性变形理论建立扩径力解析模型,通过数值模拟获取缓冲力-行程曲线、吸能效率（I）等关键参数,采用控制变量法分析各参数对吸能特性的影响规律。结果 缓冲过程呈现波动、稳定和静止三阶段特征,波动阶段缓冲力由峰值35.9~57.8 kN快速衰减,稳定阶段保持相对恒定。当锥角为20°时,7075铝（J24组）表现出最优性能,平均缓冲力达27.514 kN,较7°锥角数值提升109.3%,吸能效率达89.55%。材料性能分析表明,屈服强度为505 MPa的7075铝合金较2A12T4（325 MPa）承载能力提升41.2%,但45^#钢因密度过高,导致单位质量吸能效率降低62.8%。结论 20°锥角与7075铝的组合综合吸能性能最佳。研究结果揭示了锥角与材料性能对缓冲特性的作用机制,为嵌套型燃烧室缓冲系统的优化设计提供了重要依据。后续需进一步研究疲劳损伤机理及复合结构优化方案。
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  表面纳米化处理对TC4基TiN与TiAlN涂层冲蚀磨损性能的影响

  张学东, 叶建中, 刘云飞, 姜欣, 樊永军, 邱晓来, 李方红, 杨宏杰, 王文山, 胡高攀

  装备环境工程. 2025, 22(12): 86-93. https://doi.org/10.7643/ issn.1672-9242.2025.12.011

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  目的 分别研究90°、180 s冲蚀条件下TC4表面纳米化前处理对涂层的冲蚀性能和磨损特性。方法 先对TC4基材进行表面机械研磨（SMAT）纳米化处理,后采用多弧离子镀技术（MIP,Multi-arc Ion Plating）在TC4基材上分别沉积TiN和TiAlN涂层,探究纳米化前处理工艺对涂层性能的影响。结果 通过纳米压痕仪对TiN、TiAlN涂层的硬度进行表征,分别为32.53、39.5 GPa。利用摩擦磨损试验机对涂层的磨损性能进行了对比研究,纳米化后磨损率由10^‒5 mm³/(N·m)级提升至10^‒6 mm³/(N·m)。基于自主研制的砂粒冲蚀实验平台,系统评估了TiN与TiAlN涂层的耐冲蚀性能。SEM形貌分析表明,2种涂层的冲蚀损伤机制与抗冲蚀性存在显著差异。进一步研究发现,表面纳米化前处理能有效改善涂层的力学性能。结论 经纳米化前处理的TiAlN涂层,其界面结构能有效抑制冲蚀裂纹的萌生与扩展,从而表现出最优异的抗冲蚀性能。
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  镀锌钢架空地线腐蚀机理及光谱检测研究

  邓善全, 朱军卫, 张兴森, 边美华, 陈恒, 何雨茵, 纪硕磊

  装备环境工程. 2025, 22(12): 94-102. https://doi.org/10.7643/ issn.1672-9242.2025.12.012

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  目的 研究在广西地区服役的GJ-50镀锌钢架空地线服役时受电化学腐蚀与环境介质协同作用产生腐蚀的机理。方法 本研究采用5% NaCl、35 ℃的中性盐雾试验（NSS）模拟当地高温高湿高盐环境,对GJ-50架空地线开展20~960 h的加速腐蚀试验。通过质量损失测试、表面形貌观察及反射光谱分析（350~2 500 nm）,系统研究并分析其腐蚀演化规律。结果 腐蚀质量损失试验中,盐雾试验20 h时,平均质量损失为62.208 g/m²,90 h增至173.389 g/m²,360 h达442.085 g/m²,960 h升至534.324 g/m²,腐蚀速率随盐雾时间增长而减小依次为3.111、1.926、1.228、0.556 6 g/(m²·h)。宏观形貌显示,腐蚀过程依次经历镀锌层局部腐蚀、镀锌层大面积腐蚀破坏、钢基体暴露及钢基体腐蚀4个阶段,微观分析证实盐雾960 h锌层已完全腐蚀,锌的保护作用已经完全失效,钢基体腐蚀较为严重。由SEM能谱数据得知,盐雾试验20、90 h时,样品中镀锌层依然存在,盐雾试验360、960 h时,样品中锌层消失,并出现铁的锈蚀氧化物。结论 随盐雾时间延长,腐蚀质量损失呈单调递增趋势,初期腐蚀速率显著高于后期,归因于腐蚀产物沉积形成的阻隔效应。通过宏观形貌检测揭示了镀锌钢架空地线的腐蚀规律,并使用扫描电镜对其微观形貌进行分析以及光谱分析对上述腐蚀规律进行了验证。本研究揭示了镀锌钢绞线的腐蚀动力学特征与光谱响应机制,为广西地区输电线路腐蚀防护及服役安全评估提供了理论依据。
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  天然气处理厂变径管泄漏失效分析

  丰劲松, 赵新奎, 李广山, 熊新民, 邬东辉, 陈庆国, 常泽亮, 张庶鑫, 来维亚

  装备环境工程. 2025, 22(12): 103-110. https://doi.org/10.7643/ issn.1672-9242.2025.12.013

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  目的 某天然气处理厂变径管发生泄漏失效,为查明其开裂原因,对管件进行理化检测与分析。方法 采用宏观观察、化学成分分析、金相组织观察、力学性能测试、扫描电镜断口与裂纹形貌分析及能谱检测等进行分析。结果 该管件化学成分和力学性能符合国家标准要求,变径管在含H₂S、CO₂和H₂O的酸性湿气环境中服役,其过渡段存在加工残余应力,且L360NB材质对应力腐蚀开裂敏感,共同导致开裂。综合宏观、微观及能谱分析表明,裂纹起源于过渡段内壁,主裂纹两侧存在二次裂纹,扩展方式以沿晶为主,局部穿晶。结论 变径管开裂失效机理为湿硫化氢应力腐蚀开裂。建议对同类型管件进行检测,选用抗硫材料并在使用前进行湿硫化氢应力腐蚀开裂（SSC）评价,以确定其在酸性条件下的适用性,同时对在役管件开展在役检验与风险评估。
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  温循载荷下的模块电源热固耦合疲劳寿命计算

  马语蔚, 钱雅鑫, 张静, 吕永国, 王刚虎

  装备环境工程. 2025, 22(12): 111-117. https://doi.org/10.7643/ issn.1672-9242.2025.12.014

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  目的 计算在高低温循环条件下某舰载DC-DC模块电源结构的损伤程度和疲劳寿命。方法 建立基于热固耦合的模块电源有限元分析模型,对常温工作状态下无散热器和加装散热器的模块电源进行结构强度分析,探究温度对结构的影响,并利用试验对有限元模型进行验证,保证模型的有效性和准确性。建立Manson-Coffin疲劳寿命数值模拟分析模型,并考虑STW平均应力修正准则,进行基于应变-寿命法的低周疲劳寿命预测和疲劳损伤分析。结果 温度场对结构场的影响显著,在加装散热器后,模块电源结构的变形和等效应力最大值明显减小,位移响应降低71.8%,等效应力响应降低64.2%。对加装散热器的模块电源进行基于热固耦合的疲劳寿命分析,通过模拟模块电源在高低温循环下的结构状态,得到了模块电源的疲劳寿命。结论 提供了一种在模拟高低温循环下的模块电源疲劳寿命分析方法,并对模块电源结构进行了综合评价,为模块电源的结构设计和使用更换提供了参考和依据。
环境试验与观测
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  某纤维/环氧树脂复合材料在模拟湿热腐蚀环境中的性能分析与表征

  李金泫, 薛亚威, 孙成龙, 武斌, 孙德海, 吴娜娜, 孔光明

  装备环境工程. 2025, 22(12): 118-124. https://doi.org/10.7643/ issn.1672-9242.2025.12.015

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  目的 揭示热带海洋湿热环境下纤维/环氧树脂复合材料在腐蚀过程中微观结构演变与电磁波吸收性能的关联机制,为高环境适应性吸波材料的设计及服役寿命预测提供理论依据。方法 采用周期浸润加速腐蚀试验模拟目标环境,结合多尺度形貌表征与弓形架法反射率测试,系统分析腐蚀前后材料微观结构与吸波性能变化。通过坑蚀直径分布、表面粗糙度变化等定量统计及频段分离分析,解析腐蚀对不同频段吸波行为的影响机制。结果 腐蚀导致材料表面形貌与组分分布显著改变,吸波性能呈频段依赖性演变。在8~12 GHz频段,腐蚀产物形成的异质界面增强界面极化损耗,使反射损耗（RL）降低0.5~2 dB,吸波效率提升10%~20%;在12~18 GHz频段,纤维表面平均直径5~8 μm的坑蚀破坏界面完整性,造成RL上升1~3 dB,吸波效率下降20%~30%。微观分析表明,表面粗糙度增大与腐蚀产物沉积利于中频段阻抗匹配及电磁波散射,提升中频吸收,高频性能衰退源于纤维-树脂界面腐蚀损伤及电学性能退化。结论 提出“腐蚀产物增强界面极化促进中频吸收、界面损伤与电学退化削弱高频吸收”的竞争性损耗机制,揭示了湿热海洋环境下材料“腐蚀-结构-性能”的内在关联,为复合材料吸波性能环境适应性评估、设计优化及服役寿命预测提供重要参考。
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  Q460FRW耐火耐候钢在江津大气环境中暴晒2年腐蚀行为

  高立军, 李学涛, 张旭, 姜杉, 曹建平, 刘立伟

  装备环境工程. 2025, 22(12): 125-132. https://doi.org/10.7643/ issn.1672-9242.2025.12.016

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  目的 研究Q460FRW耐火耐候钢在江津大气环境中暴晒2 a的腐蚀行为。方法 利用大气暴晒试验、SEM、XRD、电化学等方法研究Q460FRW耐火耐候钢和Q345B碳钢的腐蚀速率、锈层结构、物相和锈层电阻。结果 Q345B碳钢在江津暴晒2 a的腐蚀减薄量为0.105 2 mm,Q460FRW耐火耐候钢的腐蚀减薄量为0.067 4 mm,约为Q345B的64%。Q345B的锈层疏松多孔,Q460FRW锈层致密,厚度约为70 μm。Q345B锈层中α-FeOOH的质量分数为13.2%,Q460FRW锈层中α-FeOOH的质量分数为30.3%,约为Q345B的2.3倍。Q345B锈层的自腐蚀电位为‒0.245 V,自腐蚀电流密度为24.97 μA/cm²,锈层电阻为115 Ω·cm²。Q460FRW锈层的自腐蚀电位为‒0.197 V,比Q345B高48 mV,自腐蚀电流密度为11.18 μA/cm²,约为Q345B的45%,锈层电阻为223 Ω·cm²,约为Q345B的2倍。Cr、Cu、Mo元素在Q460FRW锈层中明显富集。结论 合金元素的富集与环境中SO₂共同作用使Q460FRW耐火耐候钢在江津工业大气环境下暴晒2 a的耐腐蚀性能明显优于碳钢。
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  自然贮存环境向实验室加速贮存试验环境等效转化技术研究

  周彩元, 李泽华, 弓晓瑜, 黄红宁, 胥泽奇

  装备环境工程. 2025, 22(12): 133-139. https://doi.org/10.7643/ issn.1672-9242.2025.12.017

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  目的 建立自然贮存环境向实验室加速贮存试验环境等效转化方法。方法 分析现有自然环境谱表征方法存在的不足,对环境参数、时间模型相关统计方法等进行优化。针对自然贮存环境,探索利用温湿度耦合模型实现自然环境与加速环境间的环境当量等效转化,建立等效转化温湿度耦合模型,提出等效转化方法。以火工制剂为试验对象进行自然贮存试验和等效加速贮存试验对比验证。结果 等效加速贮存试验能较好复现自然贮存试验结果。结论 采用温湿度耦合当量转化设计的加速试验技术方法具有一定可行性,但仍需进一步试验验证。
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  16Cr3NiWMoVNbE钢在典型大气环境中的腐蚀行为研究

  王晓辉, 刘振宝, 江东宸, 江丽鵬, 朱硕, 赵文宇, 梁剑雄, 杨志勇

  装备环境工程. 2025, 22(12): 140-147. https://doi.org/10.7643/ issn.1672-9242.2025.12.018

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  目的 研究16Cr3NiWMoVNbE钢在万宁、江津及西双版纳大气环境中的自然腐蚀规律。方法 采用力学性能检测、腐蚀速率、点蚀速率、显微组织分析等方法对钢的腐蚀规律进行研究。结果 暴露2 a后,西双版纳的年平均腐蚀速率和点蚀速率最小,分别为7.29 g/(m²·a)和64.21 μm/a,万宁地区的年平均腐蚀速率和点蚀速率最大,分别为69.60 g/(m²·a)和122.65 μm/a。在万宁、江津及西双版纳地区的大气环境中暴露2 a后,其抗拉强度降幅分别为23.9%、9.2%和4.5%,断后伸长率降幅分别为48.9%、9.6%和2.1%,表明万宁湿热海洋大气环境对力学性能的降低作用更加明显。结论 点蚀是其强度和塑性下降的主要原因,钢中的MC型和M₇C₃型碳化物促进了点腐蚀现象的发生。