简介：科鉴检测承接了中国航发沈阳发动机研究所的非金属材料老化试验研究项目，完成了五类非金属材料在高温、高温浸油、湿热、盐雾、霉菌、海洋环境下的老化研究，项目已顺利通过验收评审，可为中国航发沈阳发动机研究所对非金属材料选型提供宝贵参考。

图1 非金属材料老化试验研究课题验收评审会

 围绕中国航发沈阳发动机研究所燃气轮机的需要，广东科鉴检测工程技术有限公司（以下简称“科鉴检测”）通过竞标承担了非金属材料老化试验研究课题，完成了燃气轮机拟选用的某型聚酰亚胺、聚四氟乙烯、三防工艺油漆、胶粘剂、密封剂等五类非金属材料在高温、高温浸油、湿热、盐雾、霉菌、海洋环境下的加速试验和老化规律研究，近日在沈阳航发宾馆顺利通过了课题验收评审。

科鉴检测总经理/技术负责人高军、质量负责人/平台中心主任张增元等项目组人员参加了验收评审会。验收评审专家组听取了项目组汇报，详细审阅了课题资料，经质疑答辩和充分讨论，一致认为该项目完成情况均符合双方约定合同和技术协议的规定，验收材料齐全、研究成果丰富，同意通过验收。具体研究成果物清单见图9。

该项目历时近一年，科鉴检测发挥民营企业响应快、决策高效的优势，为了确保在有限的周期内抢时间完成任务，科鉴检测在中标后、签订合同前，第一时间成立重点项目管理组，进行材料样件的厂商和选型咨询沟通，完成采购申请、合同签订并启用自有资金预先支付；快速采购备用的超高温老化试验箱，避免长时间试验设备故障可能对进度造成影响，确保重点项目进度。同时，科鉴检测发挥专业技术优势，在招标要求和合同协议规定的基础上，加大投样和试验数量，确保获得满意的试验数据和充足的测试数据；根据试验过程情况，及时请示和补充了投样和试验，补充了样品的成分分析；帮助客户完成了寿命特征参数分析、特征参数模型选择、特征参数最佳模型确定、特征参数拟合预测分析等工作。

科鉴检测工作积极主动、专业技术能力强、不计较成本和利益，不嫌事多的钻研精神，获得了客户充分的肯定。

一、项目背景

非金属材料已经广泛应用于各行各业，相当一部分重要的产品结构及功能部件为非金属材料及其制品。老化一直都是非金属材料常见的失效模式，非金属材料的老化，会极大地影响设备的使用寿命，甚至会造成不可预料的损失。因此，加强非金属基础材料在复杂使用环境下的老化研究，掌握非金属材料的性能退化趋势和老化失效规律，探索并建立非金属材料在现实工况下的寿命预测方程及理论验证方法，对非金属材料在恶劣环境领域的合理应用有着重要的战略意义。

二、研究目的

通过实施“非金属材料老化试验”项目，开展某型聚酰亚胺、填充聚四氟乙烯、油漆、胶粘剂和密封剂等5种燃机用非金属材料的老化试验研究，探究其在高温老化、高温浸油、海洋气候、霉菌、盐雾、湿热等环境应力下性能的退化演变规律，通过在试验过程中，定期检测产品的外观、颜色、各项性能参数，获得在各个试验应力水平下被试品性能参数变化趋势，为非金属材料使用寿命的确定提供数据支撑，最终为燃气轮机的设计和选材提供依据。

图2 非金属材料老化试验项目总体 研究实施步骤    

三、项目实施

本次项目实施流程分为试验准备、试验前检测、试验运行、试验结束四个阶段。在整个试验实施的各个环节均设置实施负责人，对试验场地条件、试验设备、样品管理、样品状态检查、试验记录，问题沟通、报告出具等方面进行全面的保障，确保试验实施的顺利完成。

图3 项目实施流程图

3.1试验研究情况

①某型聚酰亚胺寿命试验研究

1）将聚酰亚胺被试品分别放置在275℃、325℃的试验箱内进行寿命试验，有效试验时间为4400h（0.5年）；

2）试验过程中，各组样品每300h取样进行外观检查、颜色变化、拉伸强度、拉伸断裂伸长率、弯曲强度、压缩强度、压缩模量、摩擦系数等8个参数的测试，各组样品完成16个时序测试；

3）要求投样200件，实际投样708件、投试684件；项目组视情额外增加了250℃组试验，额外开展了1200h试验，视情对高温组材料进行了成分分析和失效机理判定；合计获得聚酰亚胺测试数据点876个。

②某型填充聚四氟乙烯寿命试验研究

1）将填充聚四氟乙烯被试品分别放置在55℃（-10号柴油浸泡）、55℃（0号柴油浸泡）的试验箱内进行寿命试验，有效试验时间为4400h（0.5年）；

2）试验过程中，各组样品每300h取样进行外观检查、颜色变化、邵氏硬度D、拉伸强度、拉伸断裂伸长率、压缩强度、动摩擦系数、磨损率等8个参数的测试，各组样品完成16个时序测试；

3）要求投样200件，实际投样448件，投试448件，共计获得填充聚四氟乙烯测试数据点992个。

③某型油漆海洋环境下老化试验研究

1）将双层油漆和三层油漆两种被试品，放置在海洋环境条件下进行老化试验，有效试验时间为4400h（0.5年）；

2）在试验过程中，各组样品分别投样100个，每隔300h进行检查和测试，每种样品每次各取样6件，分别完成16个时序测试；

3）在试验过程中，对每个被试品分别进行外观检查、颜色变化和附着力等3个参数测试，合计获得油漆测试数据点288个。

④某型胶粘剂海洋环境下老化试验研究

1）将胶粘剂被试品放置在海洋环境条件下进行老化试验，有效试验时间为4400h（0.5年）；

2）在试验过程中，投样100个，每隔300h取样进行检查和测试，每次取样6件，合计完成16个时序测试；

3）在试验过程中，对每个被试品分别进行外观检查、颜色变化和剥离强度等3个参数测试，合计获得胶粘剂测试数据点180个。

⑤某型密封剂三防试验研究

1）将密封剂被试品放置在霉菌试验箱中进行了28天的霉菌试验，投样20个，完成5个时序的测试数据；

2）将密封剂被试品放置在湿热试验箱中进行了480h的湿热试验，投样36个，完成7个时序的测试数据；

3）将密封剂被试品放置在盐雾试验箱中进行了240h的酸性盐雾试验，投样44个，完成11个时序的测试数据；

4）试验过程中，对每个被试品分别进行外观检查、颜色变化和剥离强度等3个参数的测试，合计获得密封剂测试数据点198个。

3.2研究成果

经项目组对试验数据进行初步判定和充分分析讨论后，决定采用线性、指数、逆幂、对数、多项式、灰色系统理论、布朗漂移运动等函数模型对各个试验条件下的性能参数进行拟合。并对各个统计模型采用最小二乘法进行了线性化求解参数，分析其线性相关系数、拟合优度、误差，最终给出具有退化特征的参数项目、最优的特征参数预测模型及其函数。

通过研究，获得了某型聚酰亚胺的实际耐温极限及耐受能力，得到了：

——某型聚酰亚胺的特征参数为颜色变化、拉伸强度、拉伸断裂伸长率、弯曲强度和压缩模量，性能退化规律为颜色变化选择幂函数模型，拉伸强度、弯曲强度选择指数模型，压缩模量选择线性模型，拉伸断裂伸长率选择对数函数模型；同时，得到了该型聚酰亚胺的长期耐温范围，给出了后续研究建议的研究温度范围。

图4 某型聚酰亚胺性能退化曲线图

——某型填充聚四氟乙烯的邵氏硬度参数在55℃泡油环境下具有长期稳定性，获得了其特征参数为邵氏硬度、压缩强度，性能退化规律为邵氏硬度选择指数模型，压缩模强度选择对数函数模型；同时，也初步获得了在不同柴油型号浸泡条件下两者存在的差别。

图5 某型填充聚四氟乙烯性能退化曲线图

——某型双层油漆和三层油漆海洋环境耐受能力，得到在半年时间周期内油漆性能参数还没有实质性退化的特性，建议后期开展更长时间的试验获得更充足的油漆海洋环境寿命数据。

图6 某型油漆海洋环境下性能退化曲线图

——某型胶粘剂在海洋气候环境下的特征参数为颜色变化和剥离强度，性能退化规律为颜色变化选择幂函数模型、剥离强度选择指数模型。

图7 某型胶粘剂海洋环境下性能退化曲线图

——某型密封剂在三防试验中，湿热条件下颜色变化最快，并经过96小时后基本稳定，在霉菌条件下颜色变化相对较慢；得到了某型密封剂在酸性盐雾条件下剥离强度变化最快，在湿热条件下剥离强度相对较慢。

图8 某型密封剂三防性能退化曲线图

本项目对深入开展非金属材料的老化试验提供了研究基础，相关技术方法的研究成果用于为其他多家客户提供了技术服务；相关研究对象的研究结果可为中国航发沈阳发动机研究所对非金属材料选型提供宝贵参考。

图9 成果物清单

结语

广东科鉴检测工程技术有限公司一直将“让中华民族的产品更可靠”作为企业发展使命，贯彻执行“科学公正、诚信专业、便捷高效、持续改进”的质量方针，积极致力于为国内广大客户提升国产高端仪器和高端装备的质量与可靠性水平，为国家重大科研、型号工程和企业产品的质量提升与把关添砖加瓦。