论文部分内容阅读
AA2024铝合金是Al-Cu-Mg系最常用的合金之一,其力学性能较好,但易受腐蚀侵害导致服役寿命降低,所以研究合金发生腐蚀的原因是非常必要的。本文通过维氏硬度测试、室温拉伸试验、恒载荷应力腐蚀实验、静态腐蚀实验和晶间腐蚀实验,采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)、电子背散射衍射(EBSD)以及透射电镜(TEM)等分析表征手段从以下几个方面系统地研究了AA2024铝合金的腐蚀性能与微观结构间的关系:(1)时效析出行为的改变对AA2024铝合金应力腐蚀行为的影响;(2)第二相粒子对AA2024铝合金腐蚀行为的影响;(3)形变时效对AA2024铝合金微观结构与力学性能的影响。研究结果如下:(1)AA2024-T3态样品与T8态的样品对应力腐蚀敏感性不同,以晶粒腐蚀为主的T8态合金的抗应力腐蚀性能优于以晶间腐蚀为主的T3态合金,通过高角环形暗场成像扫描透射电镜技术(HAADF-STEM)对合金进行离位和准原位腐蚀实验观察的结果表明,由于T8处理后的合金晶界及晶内有富Mg的S相的析出,所以合金出现晶间腐蚀和晶粒腐蚀相结合的形貌,且由于应力对更具有方向性的晶间腐蚀的促进作用大于对晶粒腐蚀的促进作用,因此T8态合金的抗应力腐蚀性能更好。(2)AA2024-T3态铝合金中存在大量的第二相粒子,主要包括Al2CuMg粒子、AlCuFeMn粒子以及AlCuFeMnSi粒子。通过SEM准原位追踪实验发现:NaCl腐蚀液的浓度并不影响Al2CuMg粒子的初始腐蚀速率,腐蚀过程中粒子中的Mg优先发生腐蚀,这是由于Mg电位低,所以易发生腐蚀。AlCuFeMn粒子较Al2CuMg粒子耐蚀性好一些,但也会发生腐蚀,多为孔洞状腐蚀坑以及蚀坑与腐蚀沟渠共存的形貌。与前两种粒子相比,AlCuFeMnSi粒子的耐蚀性最好,Cu/Fe比大约为1.0的粒子在NaCl溶液中较难被腐蚀,这可能是由于Cu、Fe含量相差不大,成分比较均匀,其电势高于铝基体作为阴极,所以粒子难以发生腐蚀。(3)AA2024-T3态铝合金经过50%冷轧变形后,其晶粒尺寸得到明显细化,晶界被打乱重排,大角度晶界所占比例下降。引入大量位错后,合金的硬度、抗拉强度大幅提升,但延伸率降低。由于晶界微结构的改变,合金的抗晶间腐蚀性能得到提高。将变形样品进行180℃人工时效,部分位错发生回复,析出强化作用逐渐增强,时效3 h达到峰值179 HV,随时效时间延长,析出相粗化,合金硬度下降。对合金进行腐蚀性能测试后发现,形变时效后的样品晶间腐蚀深度大于仅经过变形的样品,这是由于晶界处S相的析出促进腐蚀的发生,但由于腐蚀行为的转变,其抗应力腐蚀性能得到提高。