剝落腐蝕痕跡。
高強鋁合金由於其具有良好的強度和重量比,廣泛運用於航空和航天領域,此外,還運用於軍事工業、交通運輸及其他領域。近幾十年來,鋁合金大致向兩個方向發展,一是高強高韌耐腐蝕鋁合金材料;二是一系列可以滿足多種使用條件的民用鋁合金材料。高強鋁合金由於含有適量可溶性合金元素,主要是含Cu、Mg、Si及Zn的高強度鋁合金對剝落腐蝕較敏感。
基本介紹
- 中文名：剝痕
- 含義：剝落腐蝕痕跡
- 舉例：高強鋁合金
- 套用：廣泛運用於航空和航天
- 領域：工程技術
剝蝕機理,影響剝落腐蝕的主要因素,
剝蝕機理
在剝蝕機理方面的研究,國內外大多數研究者認為,在一般情況下,高度定向的纖維組織和適宜的腐蝕介質是引起鋁合金剝落腐蝕的必要條件。Kelly和Robinson認為,剝蝕的發生需要兩個條件:拉長的晶粒和晶界電偶腐蝕(沉澱相/溶質貧化區)造成的腐蝕通道。此外對鋁合金剝蝕產生重要影響的因素是腐蝕產物所產生的外推力。外推力與晶粒形狀有關,晶粒被拉長得越嚴重,產生的外推力越大。剝蝕遵從應力腐蝕機理,即腐蝕產物楔入力在裂紋尖端產生拉應力集中,使腐蝕以SCC機理擴展。只要腐蝕尖端的拉應力存在,剝蝕就會一直發展下去。Goard也提到,在晶間腐蝕不敏感的鋁材中發現剝落腐蝕,這正證明了上述觀點。鋁合金在沉澱硬化的過程中,其固溶體分解程度決定了剝落腐蝕的敏感性;此外,材料的內應力也是影響剝落腐蝕敏感性的重要因素。另外也有人認為剝蝕與晶間腐蝕有關,
Ketcham對剝落腐蝕機理的敘述具有一定的代表性,認為剝落腐蝕與鋁合金晶間腐蝕敏感性有關。熱處理使鋁合金中產生沿晶界的有選擇性的陽極通道,當晶間腐蝕在扁平的,平行於表面晶粒的、有高度方向性的組織中進行時,不溶性腐蝕產物的體積大於所消耗的金屬的體積,從而產生“鍥入效應”,撐起上面沒有腐蝕的金屬,引起分層剝落。李荻等研究了LY-12鋁合金在EXCO溶液中的剝蝕行為。發現LY-12合金的剝蝕是從點蝕發展為晶間腐蝕,並在內應力的協同作用下產生層狀開裂與剝落。腐蝕深度與浸泡時間的對數呈直線關係,但分成具有不同斜率的兩個階段,即剝蝕初期(N-EA級)和剝蝕後期(EB級之後)的動力學規律不同;在後階段,腐蝕速度重新增大,斜率增大。Kelly等人及Habashi等人對剝落腐蝕也有一定研究,他們提出可根據孕育期ti的長短來評價材料的剝蝕性能。
影響剝落腐蝕的主要因素
由於對剝落腐蝕機理理解不同,有人認為剝蝕是晶間腐蝕的一種特殊形式,而另一部分人認為剝蝕由材料的內應力和外應力引起的。合金固溶體分解程度決定了剝蝕的敏感性[8]。影響剝落腐蝕的主要因素有以下幾個:
(1)固溶體的貧化,溶質的偏聚。這使得晶粒本體與析出相及無沉澱帶具有不同的電位差,容易形成選擇性陽極通道。
(2)過渡相的形貌和分布。晶界析出相粗化,無沉澱析出頻寬化,這促進晶界溶解的發生,而降低合金抗晶間腐蝕性能。
(3)平衡相的粗化。一般而言,粗大的再結晶晶粒組織對合金的抗晶間腐蝕能力產生不利影響,且這種影響隨著過飽和固溶體的分解而增強。小角度晶界或亞晶界具有更強的抗腐蝕能力。
(4)合金元素。原始組分濃度的變化可以改變材料的主要微觀組織,從而影響合金的腐蝕性能。
(5)熱處理制度對剝蝕的影響。熱處理制度對高強鋁合金剝蝕有很大影響。高強鋁合金在熱處理過程中導致再結晶晶粒、大小分布不均,使得合金剝蝕性能不同。
(6)介質的影響。由於鋁合金表面有一層很穩定的鈍化膜,若介質中只含活性陰極離子,鈍化膜雖然會破裂,但腐蝕速度慢,不會積聚一定量的腐蝕產物楔入腐蝕區對表面晶粒產生足夠的應力,只會產生點蝕。若加入氧化劑等,在腐蝕過程中,陽極去極化速度很快,腐蝕速度也加快,沿晶界就會產生大量的腐蝕產物,對晶粒產生較大的應力而形成剝蝕層。總之,晶粒結構與定向程度、固溶體的分解、合金偏析、金屬間化合物的形成及PFZ帶形成等引起合金顯微組織及應力發生變化,為剝蝕的形成創造條件。
