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7050高强铝合金,具有密度小、强度高、加工性能好及焊接性能优良等特点,是重要的轻质高强结构材料,广泛地应用于航空工业及民用工业等领域,然而7xxx系列铝合金的氢致开裂行为(HIC)是限制其应用和发展的一个重要的因素。本文采用电化学阴极渗氢、慢应变速率拉伸试验(SSRT)、定氢仪和扫描电子显微镜(SEM),X射线衍射(XRD)、电化学腐蚀实验等手段研究了不同时效状态7050铝合金预充氢后的机械性能及氢致开裂行为,并应用自由电子理论计算了氢对铝合金晶界上原子结合力及结合能的影响。同时,采用流变应力差值法,研究了不同时效状态7050铝合金在不同充氢电流密度下的氢致附加应力(σad)以及其对合金的氢脆特性的影响。得出的结论主要如下: (1)合金试样预充氢后,机械性能下降,且在同一时效状态下,合金充氢后,试样中的氢含量随充氢时间的延长或充氢电流密度的增大而增大,氢脆敏感性也随充氢时间延长或电流密度的增大而越敏感。 (2)试样充氢后,进入合金基体的氢在铝合金晶界上发生了偏聚,氢的偏聚增大了晶胞点阵常数,降低了晶界原子的平均结合能和原子间的结合力,从而使合金氢脆敏感性(IHE)增加。 (3)合金预充氢后,会产生一个附加拉应力,即氢致附加应力(σad),在同一时效状态下,氢致附加应力随氢浓度的增加而线性升高,即欠时效:σad=-1.61+9.93×105 CH,峰时效:σad=-1.55+9.67×105 CH,过时效:σad=-0.16+9.35×105 CH。 (4)氢致附加应力与外应力叠加,促进局部塑性变形,进而可促进氢致裂纹的形核和扩展,试样氢脆更为明显,从而表明合金氢脆敏感性与氢致附加应力有很强的相关性。 (5)时效状态对合金的机械性能及氢脆敏感性也有一定的影响,在同一充氢条件下,欠时效状态下的铝合金抗拉强度、延伸率最低,且预充氢后进入试样的氢含量最高,氢脆效应也最明显;过时效抗拉强度最高,预充氢后试样的氢含量最低,氢脆效应最弱,峰时效居中。 (6)预充氢试样的极化曲线显示,随充氢时间的延长,合金自腐蚀电位负移,腐蚀电流及腐蚀速率增大,这说明合金耐腐蚀性能降低;且预充氢试样的阻抗图谱显示,随预着充氢时间的延长,合金的感抗弧半径减小,感抗弧半径越大,合金耐蚀性越好,因此,预充氢使得合金腐蚀性能降低,且预充氢时间越长,合金耐蚀性越差。