為中國工業健康發展貢獻力量！為中國客戶提供多種檢測儀器以及化工原材料。
在美國國家航空航天局(NASA)約翰·肯尼迪航天中心(KSC)為(wei) 期一學期的實習(xi) 的主要目的是研究腐蝕對地麵支持設備(GSE)、發射支持結構和飛行硬件的影響，以幫助空間發射係統(SLS)和獵戶座計劃。眾(zhong) 所周知，環境腐蝕是太空海岸上任何金屬結構最大的材料退化問題之一，需要啟動特殊的保護措施以適當減輕腐蝕。以下所有四個(ge) 項目的共同主要目標是評估在多種環境中發生腐蝕的模式，以及減少這些腐蝕模式的方法，以提高這些環境與(yu) 不同候選金屬的機械、結構和化學兼容性，采用了多種測試方法來評估這些不同候選金屬的腐蝕特性。
本報告所列舉(ju) 的項目直接代表了作為(wei) NASA KSC的NIFS實習(xi) 生在實習(xi) 期間所完成的工作。本次實習(xi) 期間完成的四個(ge) 項目包括腐蝕技術實驗室網站重新設計項目、海洋大氣暴露和加速腐蝕測試之間的時間相關(guan) 性項目、循環動電位極化(CPP)測試項目和不鏽鋼等離子體(ti) 鈍化測試(ss)項目。
A. 腐蝕技術實驗室網站重新設計項目
腐蝕技術實驗室網站重新設計項目最初旨在提高網站界麵的整體(ti) 兼容性和用戶友好性，包括開發某些網站設計功能的原型，如交互式曆史時間表和KSC腐蝕試驗場的交互式地圖。一旦這些功能被創建出來，它們(men) 最終將有助於(yu) 從(cong) 整體(ti) 上提升網站的用戶體(ti) 驗。腐蝕技術實驗室網站的當前版本提供了大量關(guan) 於(yu) 不同材料(金屬及其合金)在沿海海洋環境的高鹽含量以及酸性火箭廢氣(由氧化鋁和鹽酸組成)影響下的腐蝕分析的有用信息。雖然本網站包含極有價(jia) 值的信息，但不一定包含最新的信息。這種急需改進的跡象強烈地推動了新的web界麵的開發。
該項目通過向那些有興(xing) 趣獲得這些數據供自己使用的人介紹準確和最新的腐蝕數據，與(yu) 美國宇航局KSC NE-L4組織的目標相一致。例如，DoD(國防部)是NASA KSC大氣腐蝕試驗場的重要客戶，並利用所得數據來幫助他們(men) 自己在該領域的應用。這個(ge) 項目的一個(ge) 成果是讓我(作為(wei) 實習(xi) 生)盡可能多地了解與(yu) KSC以及世界其他地方的腐蝕相關(guan) 的實驗和數據分析。這個(ge) 網站重新設計項目的另一個(ge) 成果是使公眾(zhong) 觀眾(zhong) 、潛在客戶和NASA雇員能夠以一種可展示的方式訪問這個(ge) 網站上包含的數據和信息，使用戶能夠相對容易地瀏覽這個(ge) 網站。
B.海洋大氣暴露和加速腐蝕測試項目之間的時間尺度關(guan) 聯性
美國宇航局KSC實驗室進行的大部分腐蝕測試是針對將長期暴露在高鹽環境中的材料。受大量氯化鈉影響的NASA KSC機構包括發射支持結構、GSE、飛行硬件和軍(jun) 用車輛部件。因為(wei) 這些實體(ti) 不斷受到惡劣海洋環境的影響，他們(men) 需要先進的實驗來確保候選材料準備好保護我們(men) 太空海岸以及美國其他地方的基礎設施。因此，高級試驗必須以係統的方式進行，與(yu) 客戶和/或NASA的目標和總體(ti) 範圍相一致。該試驗包括在海濱大氣腐蝕試驗場進行嚴(yan) 格的長期暴露，根據客戶和/或NASA的目標，可持續1.5年、3年、5年或10年。雖然這種長期的實時曝光是獲取精確數據的一種很好的方法，但是它不允許加速過程的可能性。由美國宇航局KSC腐蝕小組開發的一種方法，將允許催化過程，包括加速腐蝕試驗方法。這些加速腐蝕試驗方法包括使用圖1所示的Q-FOG CCT-1100自動循環腐蝕鹽霧箱以及圖2所示的ASST(交變海水噴霧試驗)裝置。
為(wei) 了數據質量的目的，已經進行了以前的研究來比較這兩(liang) 種測試方法(長期和加速)。根據多項研究中的一項，海濱大氣腐蝕試驗場用於(yu) 測試長期和加速試驗方法。長期方法由1010個(ge) 鋼(UNS 10100)麵板組成，這些麵板朝向大西洋傾(qing) 斜30 °,位於(yu) 離高潮線100英尺處。加速方法由1010個(ge) 鋼(UNS 10100)麵板組成，這些麵板相對於(yu) 海水噴淋係統傾(qing) 斜30 °,以及根據ASTM B117標準暴露於(yu) 5%氯化鈉的中性鹽霧室。開發ASST的目的是通過使用直接從(cong) 大西洋抽取的鹽水進行加速測試。
該項目通過提供利用長期暴露測試方法與(yu) 加速測試方法之間的差異的準確表示，與(yu) NE-L4組織的目標保持一致。通過實施加速試驗方法，腐蝕工程團隊尤其能夠正確評估每種試驗方法的性能，以便在以後以更快的速度對某些候選材料進行試驗。另一項分析1010個(ge) 鋼長期和加速腐蝕相關(guan) 性的類似研究表明，加速試驗方法的腐蝕速率(0.71mm/y)大於(yu) 長期暴露方法(0.55mm/y)。這項研究的預期結果包括獲得更多最新數據，在確定更快速的測試方法方麵取得更大進展，以及滿足客戶的需求。通過表明隻有加速腐蝕試驗才是未來材料腐蝕分析的可能選擇，這些將有助於(yu) 總體(ti) 努力的進步和成功。該項目的當前狀態被認為(wei) 是持續的，可能會(hui) 持續相當長一段時間。
該項目的發現包括數據采集，如質量損失和表麵粗糙度。使用OHAUS Pioneer@Plus精密天平測量每個(ge) 校準板的質量損失，精確到1克的百分之一，同時使用Keyence VHX-5000數字顯微鏡測量表麵粗糙度。在最終質量評估之前，還對麵板進行了後處理，以減少現場測試後可能殘留在麵板表麵的任何殘餘(yu) 碎片，測試方法包括使用TRINCO™櫃和集塵器。噴砂室的碳化鎢(WC)噴嘴能夠以較強的速度噴射碳化矽(SiC)顆粒，確保從(cong) 麵板上清除99.9%的鬆散碎片。例如，在ASST暴露97天後評估圖3中的1018碳鋼校準板，其中該板產(chan) 生43.42g的總質量損失，這構成了從(cong) 其初始質量349.88 g的質量減少12.41%。除了評估相應的1018碳鋼校準板的質量損失之外，在使用噴砂方法之前測量樣品的表麵粗糙度。當使用Keyence VHX-5000數字顯微鏡時，確定在圖4中顯示的指定區域內(nei) 的麵板表麵上出現了大約2200 μm的最大偏差。對圖5中的1018碳鋼校準板執行相同的程序，該校準板在暴露於(yu) 大氣119天後進行評估，其中該板產(chan) 生28.10 g的總質量損失，這構成了從(cong) 其349.75 g的初始質量的8.03%的質量減少。表麵粗糙度測量以與(yu) 前述ASST板相同的方式完成，該ASST板產(chan) 生600 m的最大偏差 在兩(liang) 種不同測試方法(ASST和大氣暴露)下的兩(liang) 個(ge) 麵板中，結果顯示，與(yu) 大氣暴露相比，ASST的腐蝕能力更強，即使暴露持續時間更短。 兩(liang) 塊板之間表麵粗糙度的差異表明，長期暴露於(yu) 大氣中會(hui) 產(chan) 生更均勻的腐蝕表麵形貌，而加速暴露會(hui) 產(chan) 生更粗糙、更不均勻的表麵形貌。
除了長期大氣暴露測試之外，還進行了上述加速測試。在長期大氣暴露測試期間，1018碳鋼校準板沒有受到任何種類的加速因子的影響，就像那些受到ASST或Q-FOG CCT-1100自動循環腐蝕鹽霧箱影響的板一樣。相反，這些麵板暴露在自然發生的環境影響中，如雨水、風、紫外線輻射和實時氯化物濃度。經受住長期試驗的試驗板位於(yu) NASA KSC基地的多個(ge) 地點，包括LETF、VAB的多普勒基地、LC-39B和海濱大氣腐蝕試驗基地。在除VAB之外的所有現場位置，實驗測試架上的一組麵板被有目的地覆蓋上金屬覆蓋層，以比較受保護麵板與(yu) 未受保護麵板對紫外線輻射評估的屏蔽效果。所有現場位置都配備了氯化物濃度收集蠟燭芯，如圖7所示，其主要功能是收集周圍大氣中的氯化物，以供以後進行化學評估，ISO-9225:金屬和合金的腐蝕-大氣腐蝕性-汙染測量中對此進行了詳細說明。該化學評估包括一個(ge) 稱為(wei) 滴定的過程，通過該過程，負責的實驗室人員試圖根據SW-846試驗方法9212:用離子選擇性電極對水樣中的氯化物進行電位測定所指示的另一種溶液的濃度來確定氯化物的濃度。
自從(cong) 1966年實驗測試誕生以來，美國宇航局KSC已經評估了數百個(ge) 麵板，並計劃在未來許多年繼續這項正在進行的研究。
C.循環電位極化（CPP）測試項目
獵戶座乘員艙(CM)的目標最終將是在2030年發射到火星的SLS火箭上運送宇航員。艙內(nei) 活動(IVA)服裝目前正在組裝、修改和測試，以確保宇航員在不遲於(yu) (NLT) 2021年進行的探索任務2 (EM-2)期間的安全。在獵戶座乘員生存係統(OCSS)和環境控製與(yu) 生命保障係統(ECLSS)的冷卻回路中，兩(liang) 種不同金屬與(yu) 獵戶座選擇的生物殺滅劑溶液之間的材料兼容性正在進行測試。CPP(循環動電位極化)測試應該讓參與(yu) 該項目的人員了解如何改進該係統，並最終使其對未來的Orion機組成員安全。候選金屬合金將作為(wei) 試驗階段的試樣。
實驗裝置包括飽和甘汞電極(SCE)、殺菌劑溶液、腐蝕電池室、恒電位儀(yi) 和油漆電池。在進行任何CPP實驗之前，有必要成功校準每個(ge) 可用的SCE，以確保參考電極在±7.0 mV的設定公差內(nei) ，如圖8所示。
本研究尚未進行實驗，因為(wei) 實驗將在本報告提交後進行。 這個(ge) CPP測試項目是NASA JSC和NASA KSC的一個(ge) 聯合項目，最終將為(wei) 未來的材料選擇提供重要數據。為(wei) 未來的材料選擇提供重要的數據。
D.不鏽鋼（SS）的等離子體(ti) 鈍化測試項目
由於(yu) 腐蝕總是需要監測和控製，美國航天局KSC應用化學實驗室開發了一種可能的方法來處理GSE和發射支撐結構周圍環境中使用的不同類型的不鏽鋼。本項目的目的是評估氣態等離子體(ti) 對304不鏽鋼、316不鏽鋼、440不鏽鋼和286不鏽鋼的總體(ti) 影響，並分析樣品的物理屬性，如外觀、表麵粗糙度和暴露在等離子體(ti) 室內(nei) 後可能的台階高度。
該設置包括使用具有壓力、工藝氣體(ti) (氫氣、氧氣、氬氣等)能力的等離子體(ti) 室(如圖9和圖10所示)功率和曝光時間修改。如圖11所示，每個(ge) 樣本的一半用Kapton膠帶粘貼，而另一半未粘貼。該粘貼程序旨在評估每個(ge) 樣本的粘貼一半與(yu) 完全暴露的一半的保護性能(如有)。到目前為(wei) 止，已經在等離子體(ti) 室中完成了三個(ge) 實驗。在其中一個(ge) 實驗中，每種不鏽鋼的兩(liang) 個(ge) 樣品暴露了四個(ge) 小時。該特定測試的參數包括0.1毫巴的室壓和一分鍾的初始氣體(ti) 供應持續時間。在每組實驗之後，將最近測試的實驗樣品與(yu) 僅(jin) 暴露在實驗室環境中大約一周的樣品進行比較，以進行總體(ti) 外觀評估(即，暴露一周後有明顯腐蝕特性的跡象)。在最初的兩(liang) 次測試後，決(jue) 定采用一種水破壞測試，該測試涉及樣本的清潔，以確保在等離子體(ti) 室中測試前樣本上沒有汙染物或碎片。這包括使用超純水淨化係統和Liquinox肥皂清洗和衝(chong) 洗樣品。
在測試和一周評估後，在配備有VK觀察器和VK分析儀(yi) 軟件的Keyence VK-X200激光顯微鏡(如圖12所示)上分析樣品，目的是獲得表麵粗糙度和在有膠帶/無膠帶界麵處步長的可能增大/減小。如圖13所示，在該裝置上的激光顯微鏡顯示界麵沒有突然變化。
