1、研究背景

服役中的材料/产品无时无刻不受到环境中光、热、水、腐蚀介质等因素的缓慢作用，其内部组织结构不断被破坏而最终性能退化，形成安全隐患。人们希望在产品投入使用前，就能通过试验预估材料能否适应环境，预判它何时失效。传统的办法是将材料/产品放置于其将服役的环境一段时间，观测其性能退化规律。这种方法耗费时间较长，受到研发周期的限制。科学家考虑使用室内试验箱，通过增强温度、湿度、光照强度等因素，加快材料失效。然而，如果箱内环境参量设置过高，材料退化偏离了正常的失效模式，其真实寿命也难以得到评估。因此，开发又快又准的试验方法，是评估材料失效的前提。

图1  海洋及工业环境中的腐蚀现象

项目结合了自然环境试验的高模拟性与室内试验的高加速性，研发了一种基于自然大气环境试验的综合自然加速试验技术。目前国际已有的自然加速试验技术，普遍通过强化单一因素来提高加速性，而本装置通过追踪太阳增强日光辐照作用，高精度热交换技术控制温度的影响，集成喷淋及盐雾耦合增强湿气及氯离子的作用。该装置可以用于海洋及工业大气环境下的材料环境适应性评估。

2、成果概况

项目通过开展海洋大气环境效应模拟试验技术研究，厘清严酷复杂环境特征和效应机理，再开展严酷大气环境综合自然加速试验装置研制、试验方法验证、试验技术应用研究，形成系统完整的严酷大气环境综合自然加速试验技术。

项目研制了严酷大气环境综合自然加速试验系统等5种具有自主知识产权的试验与测试装置(图2～4)；制定了4项军工行业标准和8项企业标准，获得了8项授权发明专利，获软件著作权2项，发表研究论文15篇(图5)。

图2 综合自然加速试验系统安装和测试

图3 综合自然加速试验系统（第一代机）

图4 综合自然加速试验系统（第二代机）

图5 专利、标准、文章等核心自主可控成果

3、主要创新点

（1）严酷大气环境综合自然加速试验技术

通过高精度日点轨迹跟踪、智能喷雾控制、主动式表面湿润传感等技术，实现了户外自然环境条件下“太阳辐射+盐（酸）雾沉降+干湿循环+温度”四因素的综合强化效应。通过开展户外暴露试验与大气环境综合自然加速试验，验证了该技术体系良好的模拟性和加速性：关键性能劣化的相关系数达到0.9，加速倍率大于4倍。

图6 日点轨迹跟踪原理图

图7 表面湿润传感器

图8 综合自然加速试验机总体图

（2）自然热循环强化加速试验技术

通过太阳辐射光热转化率强化技术、环境热交换抑制技术、防雷防静电一体化保障技术等，强化户外热循环和昼夜温差效应，延长试验区处于50℃以上的高温段时长，最高温度可达70℃。

图9 复合固体推进剂自然加速试验箱

（3）有机涂层氯离子穿透效应试验技术

通过施加正负脉冲电压控制氯离子定向往复运动，强化氯离子对涂层的“冲击效应”。用于装备用有机涂层耐氯离子穿透能力评估，加速倍率较传统盐雾试验提高了20倍。

图10 有机涂层氯离子穿透试验装置

图11 氯离子穿透有机涂层示意图

4、实施效果及应用前景

成果已在中汽研、长安汽车等多个型号产品中获得应用。主要包括全寿命期新材料研制、材料工艺优选、防护工艺改进、防护体系设计、环境适应性评价等。项目研究成果还可推广应用于装备服役寿命评估、环境影响效应仿真、装备维护与保养方案制定等多个方面。对保障装备环境适应性、提升装备国际竞争力等方面发挥重要技术支撑作用，应用前景广阔！

图12 各类材料体系试验评价

图13 汽车零部件评价筛选