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铝合金应力腐蚀相关介绍

铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料,在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。工业经济的飞速发展,对铝合金焊接结构件的需求日益增多,使铝合金的焊接性研究也随之深入。目前铝合金是应用最多的合金。Al-Zn-Mg铝合金的比重小、强度高、加工性能好及焊接性能优良等特点,被广泛用于航空和铁路等工业领域。研究表明该类合金具有较高的应力腐蚀(SCC)倾向。为了提高铝合金的抗应力腐蚀性能,首先需弄清其开裂机理。目前尚没有统一的理论对铝合金的应力腐蚀进行解释。已发表了的大量文献分别从现象和机制进行讨论。主要有以下2种观点:阳极溶解理论,该理论由Dk等在1940年提出,认为在晶界析出的Mg-Zn2相的阳极溶解导致沿晶应力腐蚀开裂,氢致开裂理论,从1970年开始人们逐渐认识到H是7000系铝合金应力腐蚀开裂的主要因素,认为H集中在裂尖高应力区,增强位错可动性,减小流变应力使得合金在较低的应力下发生断裂。此外,H在拉应力作用下扩散到晶界附近,减弱了晶界结合力造成沿晶应力腐蚀开裂,H还能与晶格缺陷和位错交互作用,降低层错能,增加了层错发生的几率,导致交滑移难以发生,进而造成延性的降低。Al-Zn-Mg合金的应力腐蚀敏感性受到多种因素影响。例如,Viswanadham等认为AI-Zn-Mg铝合金的应力腐蚀行为与Mg元素偏析有关,Mg、H可以形成稳定的MgH或MgH2化合物,当“自由”Mg存在于晶界,引起H局部过饱和,从而导致氢脆;Talianker等则认为固溶处理时形成的位错是铝合金发生应力腐蚀关键因素,晶界上析出相溶解时产生的H主要聚集在位错周围,位错密度升高导致H浓度增加,进而促进应力腐蚀开裂;还有学者认为晶界析出相面积分数和大小是影响Al-Zn-Mg铝合金应力腐蚀敏感性的关键材料因等通过透射电镜(TEM)统计观察和分析,发现随着晶界析出相面积分数的增加,铝合金应力腐蚀敏感性先降低后增加,基于此结果提出当晶界析出相的覆盖率超过某一临界值时,阳极溶解才会对应力腐蚀开裂过程有影响,而低于临界值时应力腐蚀与氢脆有关。

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