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铝合金应力腐蚀研究

应力腐蚀是指在拉应力作用下,金属在腐蚀介质中引起的破坏。这种腐蚀一般均穿过晶粒,即所谓穿晶腐蚀。应力腐蚀由残余或外加应力导致的应变和腐蚀联合作用产生的材料破坏过程。应力腐蚀导致材料的断裂称为应力腐蚀断裂。材料、机械零件或构件在静应力(主要是拉应力)和腐蚀的共同作用下产生的失效现象。它常出现于锅炉用钢、黄铜、高强度铝合金和不锈钢中。

铝合金的应力腐蚀问题较为复杂,尚未形成统一的认识。20世纪40年代Dix提出了阳极溶解理论,认为Al-Zn-Mg合金晶界析出相主要为粗大的MgZn2相,并且MgZn2相的活性要高于基体材料,易发生优先溶解。Birbilis等测量了MgZn2在0.1MNaCl溶液中的阳极极化曲线,进一步表明MgZn2相的自腐蚀速率很高。基于阳极溶解理论,合金的晶界析出相覆盖率越高,Mg-Zn2相在开路电位下的快速溶解导致的应力腐蚀裂纹扩展速率就越快,因而其应力腐蚀敏感性就越高。

Bernstein通过应变电极技术,对7075铝合金的应力腐蚀进行的研究表明,H在铝合金晶格中的传输非常慢,但运动的位错可以快速传输H原子,加剧氢致开裂的倾向。当位错分布粗大且不均匀时(平面滑移模式),氢脆敏感性最强;反之,当位错分布均匀时(波形滑移),氢脆敏感性程度降低。在Bernstein等的位错传输H理论研究基础上,Tsai提出了晶粒尺寸对7475铝合金应力腐蚀性能的影响,指出,晶粒细化导致形成均匀的滑移模式和小尺寸的晶界析出相,这种均匀的滑移模式有利于提高材料的应力腐蚀抗力。

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