2024-KJ-2-025功能涂层老化和金属腐蚀损伤状态监测关键技术

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2024-KJ-2-025功能涂层老化和金属腐蚀损伤状态监测关键技术

日期：2025年01月06日来源：中国腐蚀与防护学会分享：

获奖项目编号：	2024-KJ-2-025
获奖项目名称：	功能涂层老化和金属腐蚀损伤状态监测关键技术
第一完成单位：	湖北工业大学
项目联系人：	冯维
联系人电话：	18163317186
联系人邮箱：	fengwei@hbut.edu.cn
项目简介：
本项目属于材料失效与保护、仪器仪表技术等交叉学科中的耐久性评估与防护技术领域。在国防军工领域，功能涂层作为武器装备（如歼XX、运X、舰船等）表面的第一道防线，不仅承担着美化外观、提升耐久性的功能，更重要的是在抵御外界环境侵蚀、延缓金属基材腐蚀方面发挥着核心作用。由于大多武器装备处在高湿度、高盐雾、高温等复杂多变的极端大气环境中高速长时间工作，其表面功能涂层极易老化并遭受腐蚀，严重影响其隐身防护效果，削弱武器装备的整体强度和耐久性。事实上，功能涂层老化状态的原位准确监测一直是各国寻求突破的难点，也是我国急需解决的“卡脖子”问题。为解决功能涂层老化和金属腐蚀状态监测等关键技术难题，在国家自然科学基金、工信部民机科研项目等课题支持下，本项目立足自主创新，历经11年科技攻关与应用实践，实现了系列关键技术的突破和创新推广应用，主要研究内容包括：（1）揭示了极端环境下功能涂层老化机理，建立了功能涂层阻抗与老化状态的定量关系，发明了基于交流阻抗测量的涂层老化状态自动监测技术。提出的两步激励与增量迭代平衡法、半周期差分法、双端交流激励与数字正弦拟合法等核心关键技术，有效解决了微弱信号下消除空间电磁干扰、容性泄漏等难点，实现涂层老化状态高精度原位监测及实时预警，突破了国内在功能涂层老化状态实时原位监测的“卡脖子”技术，极大提升了我国高端国防装备的安全性和可靠性。（2）提出了基于阵列电极的金属基材腐蚀速率自动监测技术。针对在役金属基材腐蚀速率测量结果抗干扰差、分辨率低的问题，提出了工作电极腐蚀电流同步测量中消除参考电极杂散电流的方法，建立了金属基材腐蚀速率与工作电极腐蚀电流的映射关系，提出了基于阵列电极的金属基材腐蚀速率自动监测技术，发明了基于双向搜索消除运放失调电压的微电流测量方法，实现了金属基材腐蚀速率的准确监测，提高了监测精度。（3）研究了跨尺度的腐蚀表面状态监测技术，并开发了多种满足不同需求的高精度传感器及形貌检测装备。发明并研制了功能涂层老化状态测量传感器、阵列电极腐蚀电流传感器、户外全自动的腐蚀形貌监测仪等系列传感器及检测装备，实现了对功能涂层老化和金属腐蚀损伤状态的有效监测，实现了表面形貌测量范围深度从微米级到毫米级，测量对象尺寸从毫米级到米级的跨越。本项目成果具有自主知识产权，授权发明专利46项，发表高水平学术论文110余篇，软件著作权6项，制定国家标准4项。开发研制出涂层老化复阻抗传感器、腐蚀电流传感器及腐蚀表面全自动状态监测系统，具有监测速度快、测量精度高等优势，相关技术指标达到了国际领先水平。本项目相关成果已转化应用到成都飞机工业（集团）有限责任公司、湖北长江石化设备有限公司、凌云科技集团有限责任公司、湖北宜化化工股份有限公司、武桥重工集团、华工制造装备数字化国家工程中心有限公司、武汉智能装备工业技术研究院有限公司等10余家行业大型企业或国防单位得到应用。近3年已取得近30亿元的经济效益，并将在国防军工、能源化工、装备制造、基础交通设施等领域有广泛的经济与社会效益。