第5期 骆晨等：外加应变对航空有机涂层损伤规律的影响 ·659· a (b) (e) 2.0mm 2.0mn m 2.0m 2.0mm 图2有机涂层试样的扫描电镜照片.(a)无外加应变：(b)5.7%外加拉应变：(c)8%外加拉应变：(d)3.8%外加压应变：（©）5%外加 压应变 Fig.2 Low magnification SEM micrographs of organic coating specimens:(a)no prestrain:(b)5.7%tensile prestrain:(c)8%tensile prestrain: (d)3.8%compressive prestrain:(e)5%compressive prestrain 50 um 50 um 50 um 504m 50um 图3有机涂层试样高倍扫描电镜照片.(a)无外加应变：(b)5.7%外加拉应变：(c)8%外加拉应变：(d)3.8%外加压应变：()5%外 加压应变 Fig.3 High magnification SEM micrographs of organic coating specimens:(a)no prestrain:(b)5.7%tensile prestrain:(c)8%tensile prestrain; (d)3.8%compressive prestrain:(e)5%compressive prestrain 变的试样表面存在凹凸不平的现象，但无明显褶皱， 到3.8%和5%外加压应变的电化学阻抗模值较高， 说明与外加拉应变致使试样表面产生微裂纹相比， 而且两条不同水平外加压应变的模值曲线基本重合 外加压应变并不引起试样表面形貌的显著变化.不 (实际上也与无外加应变情况下的模值曲线基本重 过，三种试样表面都存在小尺寸的凹陷，如图3(e) 合.该曲线在文后多次显示，因此未在图5中给 中箭头所示，这些缺陷产生的原因还不清楚.受到 出)，说明外加压应变对有机涂层防护性能的影响 5.7%和8%外加拉应变有机涂层试样的高倍扫描 较小.相反，受到外加拉应变后电化学阻抗模值曲 电镜照片如图3(b)和(c)所示.宽度约1μm更加 线大幅度下降，而且与受到5.7%外加拉应变的情 细小的裂纹由微裂纹前端发展出来，而且这种细小 况相比，受到8%外加拉应变的电化学阻抗模值曲 裂纹有扩展连接成较长微裂纹的趋势，如图中箭头 线较低，说明较高水平的外加拉应变引起有机涂层 所指示. 防护性能更加显著地下降. 进一步研究微裂纹的形貌，发现在面漆涂层裂 上述有机涂层试样电化学阻抗谱所显示防护性 纹的内部底漆涂层己经暴露出来，底漆涂层上也存 能的变化与试样表面形貌在受到外加应变情况下发 在微裂纹.与面漆涂层上的微裂纹相比，底漆涂层 生的变化是一致的.在受到5.7%和8%外加拉应 上的微裂纹缝隙锐利，裂纹宽度较窄，分布较密，同 变的情况下，相应的应力水平都超过了TS6-71氟 样沿垂直于应变加载的方向分布，但扩展走向变化 聚氨酯无光磁漆和TB069锌黄丙烯酸聚氨酯底漆 小，如图4(a)和(b)所示.暴露出来的底漆涂层在 两种材料的断裂强度，导致有机涂层开裂.裂纹的 背散射扫描电镜照片中显示出明亮分散的点状区 生成使有机涂层对溶液的阻挡能力下降，在电化学 域，可能是铬酸锌缓蚀剂的颗粒，如图4(c)和(d) 阻抗谱上反映为模值的下降；应变水平越高，有机涂 所示. 层破坏的越严重，电化学阻抗模值曲线下降的越明 2.1.2外加应变对有机涂层试样电化学阻抗性能 显.在受到外加压应变的情况下，有机涂层内部的 的影响 空洞理论上有可能发生闭合，形成对外界溶液更有 受到5.7%、8%外加拉应变和3.8%、5%外加 效的阻挡作用.然而，两条重合的电化学阻抗模值 压应变有机涂层试样的电化学阻抗模值随电流频率 曲线并未显示出外加压应变有助于有机涂层防护性 变化的曲线如图5所示.曲线非常清楚地显示，受 能的改善第 5 期 骆 晨等: 外加应变对航空有机涂层损伤规律的影响 图2 有机涂层试样的扫描电镜照片． ( a) 无外加应变; ( b) 5. 7% 外加拉应变; ( c) 8% 外加拉应变; ( d) 3. 8% 外加压应变; ( e) 5% 外加 压应变 Fig． 2 Low magnification SEM micrographs of organic coating specimens: ( a) no prestrain; ( b) 5. 7% tensile prestrain; ( c) 8% tensile prestrain; ( d) 3. 8% compressive prestrain; ( e) 5% compressive prestrain 图3 有机涂层试样高倍扫描电镜照片． ( a) 无外加应变; ( b) 5. 7% 外加拉应变; ( c) 8% 外加拉应变; ( d) 3. 8% 外加压应变; ( e) 5% 外 加压应变 Fig． 3 High magnification SEM micrographs of organic coating specimens: ( a) no prestrain; ( b) 5. 7% tensile prestrain; ( c) 8% tensile prestrain; ( d) 3. 8% compressive prestrain; ( e) 5% compressive prestrain 变的试样表面存在凹凸不平的现象，但无明显褶皱， 说明与外加拉应变致使试样表面产生微裂纹相比， 外加压应变并不引起试样表面形貌的显著变化． 不 过，三种试样表面都存在小尺寸的凹陷，如图 3( e) 中箭头所示，这些缺陷产生的原因还不清楚． 受到 5. 7% 和 8% 外加拉应变有机涂层试样的高倍扫描 电镜照片如图 3( b) 和( c) 所示． 宽度约 1 μm 更加 细小的裂纹由微裂纹前端发展出来，而且这种细小 裂纹有扩展连接成较长微裂纹的趋势，如图中箭头 所指示． 进一步研究微裂纹的形貌，发现在面漆涂层裂 纹的内部底漆涂层已经暴露出来，底漆涂层上也存 在微裂纹． 与面漆涂层上的微裂纹相比，底漆涂层 上的微裂纹缝隙锐利，裂纹宽度较窄，分布较密，同 样沿垂直于应变加载的方向分布，但扩展走向变化 小，如图 4( a) 和( b) 所示． 暴露出来的底漆涂层在 背散射扫描电镜照片中显示出明亮分散的点状区 域，可能是铬酸锌缓蚀剂的颗粒，如图 4( c) 和( d) 所示． 2. 1. 2 外加应变对有机涂层试样电化学阻抗性能 的影响 受到 5. 7% 、8% 外加拉应变和 3. 8% 、5% 外加 压应变有机涂层试样的电化学阻抗模值随电流频率 变化的曲线如图 5 所示． 曲线非常清楚地显示，受 到 3. 8% 和 5% 外加压应变的电化学阻抗模值较高， 而且两条不同水平外加压应变的模值曲线基本重合 ( 实际上也与无外加应变情况下的模值曲线基本重 合． 该曲线在文后多次显示，因此未在图 5 中给 出) ，说明外加压应变对有机涂层防护性能的影响 较小． 相反，受到外加拉应变后电化学阻抗模值曲 线大幅度下降，而且与受到 5. 7% 外加拉应变的情 况相比，受到 8% 外加拉应变的电化学阻抗模值曲 线较低，说明较高水平的外加拉应变引起有机涂层 防护性能更加显著地下降． 上述有机涂层试样电化学阻抗谱所显示防护性 能的变化与试样表面形貌在受到外加应变情况下发 生的变化是一致的． 在受到 5. 7% 和 8% 外加拉应 变的情况下，相应的应力水平都超过了 TS96--71 氟 聚氨酯无光磁漆和 TB06--9 锌黄丙烯酸聚氨酯底漆 两种材料的断裂强度，导致有机涂层开裂． 裂纹的 生成使有机涂层对溶液的阻挡能力下降，在电化学 阻抗谱上反映为模值的下降; 应变水平越高，有机涂 层破坏的越严重，电化学阻抗模值曲线下降的越明 显． 在受到外加压应变的情况下，有机涂层内部的 空洞理论上有可能发生闭合，形成对外界溶液更有 效的阻挡作用． 然而，两条重合的电化学阻抗模值 曲线并未显示出外加压应变有助于有机涂层防护性 能的改善． · 956 ·