微弧氧化膜对7050铝合金氢致局部塑性变形的影响规律研究

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7050铝合金是一种强度高,导电性能好,密度非常小,延展性好的高强铝合金,被广泛应用于飞机制造、大型船舶、高速铁路建设等工业领域。在应力和腐蚀介质的共同作用下,服役中的7050铝合金零部件易发生应力腐蚀开裂(SCC)。因此,寻找提高7050铝合金耐应力腐蚀开裂的方法具有重要研究意义。微弧氧化(Micro-arc Oxidation,简称MAO)是由阳极氧化技术发展而来的一种新兴的表面技术,具有高效、绿色环保、工艺简单等特点。它通过在铝、镁、钛等有色金属表面释放高压电流,可以在金属表面原位生成优质的陶瓷膜层。截至目前,铝合金的氢脆机理尚存在争议,微弧氧化膜是否能抑制铝合金氢致局部塑性变形的研究也很少。为此,本文通过调节微弧氧化电压、氧化时间以及纳米TiO2添加剂浓度,在7050铝合金表面制备不同的微弧氧化膜层,在湿空气中进行恒位移试验,并结合氢含量分析、扫描电子显微镜(scanning electron microscopy,SEM)观察、电化学测试、X射线衍射(X-raydiffraction,XRD)分析结果,得出以下结论:(1)在RH=80%的湿空气中,微弧氧化膜能有效抑制7050铝合金的氢致局部塑性变形能力,提高铝合金的耐腐蚀性。(2)恒位移高强铝合金试样在湿空气中放置,随着氢的进入,裂纹尖端塑性区会随着时间的延长而不断增大。(3)不同微弧氧化电压制备的MAO铝合金试样膜层的耐腐蚀性能和致密性随着微弧氧化电压的增大先升高后降低。其中微弧氧化电压为450V时,膜层的致密性最好,耐腐蚀性能最佳。(4)不同微弧氧化时间制备的MAO铝合金试样膜层厚度随时间的增加而不断增加,但致密性和耐腐蚀性先增后减,当微弧氧化时间为12 min时,膜层致密性达到最佳,耐腐蚀性能最好。(5)纳米TiO2添加剂的加入能增加微弧氧化膜层中α-Al2O3的含量,并能提升膜层致密性。当纳米TiO2添加剂浓度为10 g/L时,膜层最为致密,测得此时铝合金的KISCC为27.05 MPa·m1/2。
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