论文部分内容阅读
近年来6系铝合金在高速列车上应用广泛,它代替钢材实现了车辆的轻量化,但6系铝合金易产生应力腐蚀现象,现阶段缺乏相关机理研究和数据汇集。在应力腐蚀试验中,通常对铝合金尺寸有着严格的要求,要满足平面应变状态,但是多数已加工成型的车用铝合金型材和板材在实验室条件中由于尺寸原因达不到该应力状态,因此对于如何在实验室条件下采用小尺寸铝合金测量应力腐蚀相关指标的方法的研究很有意义。本文对6N01和6082铝合金在3.5%NaCl腐蚀液中通过三点加载试验、自加载悬臂梁试验、慢拉伸试验和恒载荷试验进行应力腐蚀指标测量,通过体式显微镜观察表面和裂纹形貌,通过SEM扫描腐蚀断口形貌等进行相关机理研究。研究结果表明：采用平面应力条件下小尺寸(薄板)试样可以代替平面应变条件下大尺寸(厚板)试样进行应力腐蚀临界强度因子KISCC的测量,通过公式推导计算并利用自加载试验、三点加载试验和恒载荷试验进行公式验证和修订。试验得到6N01 KISCC为20.51±1.02 MPa·√,应力腐蚀敏感指数ISSRT为O.28,6082 KISCC为24.13±0.25 MPa·√, ISSRT为0.10,合金中第二相的分布越均匀,抗应力腐蚀性能越强。对Mn.Cr含量不同的6N01进行三点加载和慢拉伸试验得到含0.05%Mn.0.01%Cr的6N01表面腐蚀面积率达到85.3%,屈服强度为135MPa,应力腐蚀敏感指数ISSRT为0.36,含0.2%Mn.0.05%Cr的6N01腐蚀面积率约为62.6%,屈服强度为150MPa,应力腐蚀敏感指数ISSRT为0.28,Mn.Cr含量较高时可以提高铝合金抗应力腐蚀性能。通过自加载试验和三点加载试验研究热处理状态对铝合金应力腐蚀性能的影响得6N01-T4态KISCC为20.49+0.50MPa·√m,T5态KISCC为19.64±0.50 MPa·√m,T5态析出相多为连续分布在晶界处,与基材形成微电池,同时为电解质离子提供了晶界上的通道,加速电化学腐蚀过程,导致晶界发生应力腐蚀；T4、T5态应力腐蚀断口均呈现明显的泥状花样,腐蚀介质附着在晶界处造成沿晶界腐蚀断裂,同时存在二次裂纹造成穿晶断裂,为典型的脆性断裂。焊接接头的存在提高了铝合金的应力腐蚀敏感性,对6N01焊接件三点加载试验得到其热影响区与焊缝区应力腐蚀面积率可达80-90%,腐蚀失重比达到0.035%,其中热影响区的腐蚀率最高；对6082焊接件慢拉伸试验得到焊接后其应力腐蚀敏感指数提高到0.32,断面收缩率比从93.4%降到83.4%,KISCC降到17.92±0.25MPa·√m,焊接接头由于强度和组织的不均匀性造成抗应力腐蚀性能下降,并且在热影响区处发生应力腐蚀脆性断裂。在应力腐蚀中常出现表面氧化膜破裂、形成坑蚀、氢蚀、形成微裂纹以及裂纹扩展断裂的现象。