1、研究背景

服役中的材料/產品無時無刻不受到環境中光、熱、水、腐蝕介質等因素的緩慢作用，其內部組織結構不斷被破壞而最終性能退化，形成安全隱患。人們希望在產品投入使用前，就能通過試驗預估材料能否適應環境，預判它何時失效。傳統的辦法是將材料/產品放置于其將服役的環境一段時間，觀測其性能退化規律。這種方法耗費時間較長，受到研發周期的限制。科學家考慮使用室內試驗箱，通過增強溫度、濕度、光照強度等因素，加快材料失效。然而，如果箱內環境參量設置過高，材料退化偏離了正常的失效模式，其真實壽命也難以得到評估。因此，開發又快又準的試驗方法，是評估材料失效的前提。

圖1  海洋及工業環境中的腐蝕現象

項目結合了自然環境試驗的高模擬性與室內試驗的高加速性，研發了一種基于自然大氣環境試驗的綜合自然加速試驗技術。目前國際已有的自然加速試驗技術，普遍通過強化單一因素來提高加速性，而本裝置通過追蹤太陽增強日光輻照作用，高精度熱交換技術控制溫度的影響，集成噴淋及鹽霧耦合增強濕氣及氯離子的作用。該裝置可以用于海洋及工業大氣環境下的材料環境適應性評估。

2、成果概況

項目通過開展海洋大氣環境效應模擬試驗技術研究，厘清嚴酷復雜環境特征和效應機理，再開展嚴酷大氣環境綜合自然加速試驗裝置研制、試驗方法驗證、試驗技術應用研究，形成系統完整的嚴酷大氣環境綜合自然加速試驗技術。

項目研制了嚴酷大氣環境綜合自然加速試驗系統等5種具有自主知識產權的試驗與測試裝置(圖2～4)；制定了4項軍工行業標準和8項企業標準，獲得了8項授權發明專利，獲軟件著作權2項，發表研究論文15篇(圖5)。

圖2 綜合自然加速試驗系統安裝和測試

圖3 綜合自然加速試驗系統（第一代機）

圖4 綜合自然加速試驗系統（第二代機）

圖5 專利、標準、文章等核心自主可控成果

3、主要創新點

（1）嚴酷大氣環境綜合自然加速試驗技術

通過高精度日點軌跡跟蹤、智能噴霧控制、主動式表面濕潤傳感等技術，實現了戶外自然環境條件下“太陽輻射+鹽（酸）霧沉降+干濕循環+溫度”四因素的綜合強化效應。通過開展戶外暴露試驗與大氣環境綜合自然加速試驗，驗證了該技術體系良好的模擬性和加速性：關鍵性能劣化的相關系數達到0.9，加速倍率大于4倍。

圖6 日點軌跡跟蹤原理圖

圖7 表面濕潤傳感器

圖8 綜合自然加速試驗機總體圖

（2）自然熱循環強化加速試驗技術

通過太陽輻射光熱轉化率強化技術、環境熱交換抑制技術、防雷防靜電一體化保障技術等，強化戶外熱循環和晝夜溫差效應，延長試驗區處于50℃以上的高溫段時長，最高溫度可達70℃。

圖9 復合固體推進劑自然加速試驗箱

（3）有機涂層氯離子穿透效應試驗技術

通過施加正負脈沖電壓控制氯離子定向往復運動，強化氯離子對涂層的“沖擊效應”。用于裝備用有機涂層耐氯離子穿透能力評估，加速倍率較傳統鹽霧試驗提高了20倍。

圖10 有機涂層氯離子穿透試驗裝置

圖11 氯離子穿透有機涂層示意圖

4、實施效果及應用前景

成果已在中汽研、長安汽車等多個型號產品中獲得應用。主要包括全壽命期新材料研制、材料工藝優選、防護工藝改進、防護體系設計、環境適應性評價等。項目研究成果還可推廣應用于裝備服役壽命評估、環境影響效應仿真、裝備維護與保養方案制定等多個方面。對保障裝備環境適應性、提升裝備國際競爭力等方面發揮重要技術支撐作用，應用前景廣闊！

圖12 各類材料體系試驗評價

圖13 汽車零部件評價篩選