论文部分内容阅读
含Sc的Al-Zn-Mg-Zr高强可焊铝合金是在Al-Zn-Mg合金基础上，复合添加微量Sc、Zr开发出来的一种新型高强耐蚀可焊轻质结构材料。该合金强度高，塑性好，焊接性能及耐腐蚀性能优良，可用作航空工业中常用的焊接结构，也可用作舰船、地翼船和舟桥等的装甲板。在航空航天及军事工业领域中应用前景广阔。 本文采用经均匀化-热轧-中间退火-冷轧处理所得的2mm的含0.25％ Sc的Al-Zn-Mg-Zr合金板材，研究了该合金的固溶、单级时效和双级时效处理状态下的微观组织与综合力学性能、电导率;不同时效制度下的晶间腐蚀、剥落腐蚀、极化曲线和应力腐蚀行为;不同时效制度下电化学阻抗谱(EIS)的变化规律与剥落腐蚀行为的关系。探究了热处理制度对Al-5.4Zn-2Mg-0.25 Cu-0.1Zr-0.25 Sc合金的作用机理以及合金板材在不同时效制度下的腐蚀发展过程与腐蚀机理;分析了不同时效制度下合金板材电化学阻抗谱的变化规律。 合金随固溶时间的延长，或固溶温度的提高，合金中的第二相进一步溶解，过饱和度不断增加，同时纤维状组织逐渐出现轻微再结晶的现象，合金适宜的固溶制度为:470℃/60min水淬。经过此工艺，合金中的非平衡第二相充分溶解，偏析现象也得到了消除。固溶态合金随时效时间的延长，晶界上的平衡相逐渐分散、变粗，无沉淀析出带逐渐出现并变宽;晶内的第二相粒子变粗，合金的脱溶顺序为:过饱和固溶体(Super-saturated solid solution，SSS)→偏聚区（即Guinier-preston，G.P区）→亚稳相(MgZn2)相→平衡相(MgZn2)。综合力学性能呈现先增大后减小的趋势，合金适宜的单级时效制度为:120℃/24h。此时合金的极限抗拉强度为581MPa，屈服强度为561MPa，伸长率为11.1％。 合金经过三元素三水平的双级时效处理，得到其适宜的双级时效工艺为120℃/6h+140℃/20h，此状态下合金的抗拉强度σb为548MPa，屈服强度σ0.2为527MPa，伸长率δ为12.3％，电导率为38.2％IACS。双级时效处理可提高合金的延伸率、电导率。 参照GB/T7998-2005和GB/T22639-2008标准分别研究了合金不同时效状态下的晶间腐蚀和剥落腐蚀行为，利用IM6ex电化学工作站测量并分析了极化曲线特征，结果表明:人工时效态合金板材的抗晶间腐蚀性能和抗剥落腐蚀性能均明显优于自然时效态合金;且随着人工时效时间的延长，和人工时效温度的提高，含Sc的Al-Zn-Mg-Zr合金板材的抗晶间腐蚀能力和抗剥落腐蚀性能均得到提高。双级时效态合金的抗晶间腐蚀能力和抗剥落腐蚀性能最好。 通过分析合金在EXCO溶液中的阻抗谱，实验结果表明自然时效态合金的自腐蚀电流明显低于人工时效态，且随人工时效时间的延长和温度的提升，合金的自腐蚀电流显著降低，说明合金的腐蚀敏感性显著降低，而双级处理后合金的自腐蚀电流和腐蚀敏感性达到最低。合金的阻抗谱显示，合金随浸泡时间延长，不同时效态合金拟合Rpo值逐渐增大，而Rct值逐渐下降，而同一浸泡时间下双级时效态合金Rpo值最大，Rct值最小，其抗腐蚀性能最好。 参照GB/T15970.7-2000标准，采用慢应变速率拉伸(SSRT)实验研究了含Sc的Al-Zn-Mg-Zr合金的应力腐蚀开裂(SCC)敏感性。结果表明:应变速率对合金的SCC敏感性影响很大，应变速率较慢时含Sc的Al-Zn-Mg-Zr合金SCC敏感性指数均大于应变速率较快时的合金SCC敏感性指数;单级峰时效态合金的应力腐蚀敏感性指数均大于双级时效态合金;即双级时效态合金的抗应力腐蚀性能比峰时效态合金好。