高强铝合金应力条件下的腐蚀行为及其电化学行为研究

论文摘要

虽然铝合金以其密度低、弹性模量大、比强度高等突出的优点广泛应用于航空领域,然而,作为金属材料,铝合金同样面对一个重要的问题—腐蚀,高强度航空材料在力学-环境因素的交互作用下可能会发生SCC而导致灾难性的事故。本研究以7075和2024铝合金为研究对象,采用SEM、TEM和EDAX研究了不同弹性应力和浸泡时间对7075-T6、7075-RRA、2024-T6和2024-T4铝合金3.5wt%NaCl溶液中腐蚀行为的影响。同时创新性地研究了不同弹性应力作用下四种合金在3.5wt%NaCl溶液中的动电位极化曲线和恒电位极化时的电流噪声特征,对数据进行了拟合（拟合极化曲线得出自腐蚀电位）及FFT频域谱转换,分析了恒电位极化腐蚀过程中电流噪声频域谱特征及相关特征参数。得到的主要结论如下:无应力作用下7075-T6与7075-RRA铝合金在3.5%NaCl溶液中均以点蚀为主,并伴有少量晶间腐蚀。7075-T6铝合金随着应力增加,点蚀大面积发展成片,同时晶间腐蚀向基体深入发展。而应力主要导致7075-RRA铝合金点蚀大面积发展,且随着应力增加,点蚀大面积发展,并表现为严重的均匀腐蚀。2024-T6铝合金在3.5%NaCl溶液中以点蚀和晶间腐蚀为主,应力导致点蚀面积增加的同时,导致点蚀（蚀坑）向基体深入,并使蚀坑内产生晶间腐蚀。2024-T4铝合金在3.5%NaCl溶液中以点蚀为主,应力可导致点蚀的大面积发展。应力对2024-T4铝合金腐蚀的影响较2024-T6铝合金小。随着外加应力增加,7075-T6、7075-RRA、2024-T6、2024-T4铝合金的自腐蚀电位和破坏电位均依次负移,相同阳极极化电位条件下,阳极电流增加,应力促进阳极溶解。在相同恒电位极化时,随着应力的增加,2024-T4与2024-T6铝合金电流噪声频域谱白噪声水平W增加;同时,在相同应力下,随着极化电位正移,其白噪声水平W也增加。而且,白噪声水平W增加,其腐蚀程度加剧。2024-T6铝合金在应力作用下恒电位极化时,若电流噪声时域谱呈现出一定的周期性,相应合金产生沿晶腐蚀裂纹,且沿晶腐蚀裂纹程度随周期性噪声频率的增加而增加。对相同热处理状态的7075铝合金而言,应力增加,其频域谱的白噪声水平W增加,腐蚀程度增加。然而在250 MPa以下应力作用时,应力对7075-RRA铝合金的白噪声水平W影响很小,相应地对其腐蚀程度影响也很小。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 应力作用下的腐蚀
• 1.1.1 应力作用下的腐蚀类型
• 1.1.2 SCC特征
• 1.1.3 SCC机理
• 1.1.3.1 阳极溶解
• 1.1.3.2 氢致开裂
• 1.1.3.3 阳极溶解与氢致开裂共同作用
• 1.1.3.4 其它机理
• 1.2 铝合金的SCC研究
• 1.2.1 7×××系铝合金的SCC研究
• 1.2.2 2×××系铝合金的SCC研究
• 1.3 SCC测试及研究方法
• 1.3.1 恒载荷法
• 1.3.2 恒应变法
• 1.3.3 慢应变速率拉伸法
• 1.3.4 电子显微镜辅助分析法
• 1.3.5 电导率法
• 1.3.6 电化学测试法
• 1.3.6.1 极化曲线法
• 1.3.6.2 电化学阻抗谱法
• 1.3.6.3 电化学噪声法
• 1.4 本课题研究的目的及意义
• 第二章 材料与试验方法
• 2.1 试验用材料
• 2.2 实验方案
• 2.2.1 力学性能测试
• 2.2.2 应力条件下腐蚀电化学行为测试
• 2.2.3 应力条件下表面腐蚀形貌及腐蚀深度分析
• 2.3.4 微观组织结构分析
• 第三章 应力和时间对铝合金应力条件下表面腐蚀形貌的影响
• 3.1 力学性能测试结果
• 3.2 应力和时间对7075铝合金应力条件下表面腐蚀形貌的影响
• 3.2.1 应力和时间对7075-T6铝合金应力条件下表面腐蚀形貌的影响
• 3.2.2 应力和时间对7075-RRA铝合金应力条件下表面腐蚀形貌的影响
• 3.2.3 7075-T6与7075-RRA铝合金腐蚀行为差异研究
• 3.3 应力和时间对2024铝合金应力条件下表面腐蚀形貌的影响
• 3.3.1 应力和时间对2024-T6铝合金应力条件下表面腐蚀形貌的影响
• 3.3.2 应力和时间对2024-T4铝合金应力条件下表面腐蚀形貌的影响
• 3.3.3 2024-T6与2024-T4铝合金腐蚀行为差异研究
• 3.4 小结
• 第四章 铝合金应力条件下的腐蚀电化学行为研究
• 4.1 电化学噪声分析方法
• 4.1.1 电化学噪声时域分析
• 4.1.2 电化学噪声频域分析
• 4.1.3 快速傅立叶变换背景
• 4.1.4 频谱的实现
• 4.2 2024-T4铝合金应力条件下的腐蚀电化学行为研究
• 4.2.1 动电位极化曲线
• 4.2.2 电化学噪声
• 4.3 2024-T6铝合金应力条件下的腐蚀电化学行为研究
• 4.3.1 动电位极化曲线
• 4.3.2 电化学噪声
• 4.4 7075-T6铝合金应力条件下的腐蚀电化学行为研究
• 4.4.1 动电位极化曲线
• 4.4.2 电化学噪声
• 4.5 7075-RRA铝合金应力条件下的腐蚀电化学行为研究
• 4.5.1 动电位极化曲线
• 4.5.2 电化学噪声
• 4.6 小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 研究成果