鋁合金的晶間腐蝕與剝蝕測試

傳統(tǒng)的高強度鋁合金(2xxx系和7xxx系)和Al-Li合金易發(fā)生局部腐蝕,其主要的形式包括孔蝕、縫隙腐蝕、晶間腐蝕(IGC)和剝蝕等.鋁合金典型的晶界模式常為沉淀相/溶質(zhì)貧化區(qū)(SDZ).通常鋁合金的晶格本體(matrix)、沉淀相和溶質(zhì)貧化區(qū)之間的電化學(xué)行為相差很大,導(dǎo)致晶界比晶粒內(nèi)部更易腐蝕.孔蝕或縫隙腐蝕會發(fā)展為晶間腐蝕,形成深入合金組織的腐蝕溝.而使用軋制或擠出工藝制成的板材或棒材,由于晶粒被嚴(yán)重變形,晶間沉淀物/溶質(zhì)貧化區(qū)形成了平行于表面的層狀分布的活性陽極通道,在腐蝕產(chǎn)物楔入力的作用下,晶間腐蝕傾向于沿與表面平行的方向生長,并逐步發(fā)展為剝蝕。

2鋁合金的晶間腐蝕

自從1940年代開始，鋁合金的晶間腐蝕就引起了電化學(xué)家和材料學(xué)家的很大興趣，目前，已經(jīng)提出了鋁合金晶間腐蝕的三種主要理論：

(1)陽極性的晶界構(gòu)成物（SDZ和/或沉淀相）與晶格本體的腐蝕電位差異形成電偶腐蝕，進(jìn)而導(dǎo)致晶間腐蝕

(2）SDZ和晶格的擊穿電位（breakdown poten-tial)差異導(dǎo)致晶間腐蝕

(3）晶界沉淀相的溶解形成侵蝕性更強的閉塞區(qū)環(huán)境(occluded environment)，導(dǎo)致連續(xù)的晶界腐蝕

近年來關(guān)于鋁合金晶間腐蝕的研究基本上是以上述三種觀點為基礎(chǔ)，研究熱處理時效對晶界結(jié)構(gòu)、晶界沉淀相與晶格本體的擊穿電位的差異和局部腐蝕形式的影響.其中，關(guān)于晶界沉淀相的研究方法主要是采用電偶法，即制備晶界沉淀相的成分類似物，與純鋁或固熔處理的合金(模擬晶格本體的成分)組成電偶，測量極化曲線，通過比較腐蝕電流的大小來探討各種沉淀相在促進(jìn)局部腐蝕中的作用.關(guān)于SDZ和晶格之間擊穿電位的差異，主要是通過測量極化曲線來研究擊穿電位以及不同擊穿電位下的腐蝕模式.關(guān)于蝕孔的閉塞區(qū)環(huán)境，其研究方法是采用模擬縫隙，使用微電極測量縫隙內(nèi)部pH值隨時間的變化，該方法試圖支持閉塞區(qū)環(huán)境導(dǎo)致連續(xù)的晶界腐蝕的觀點，另外，關(guān)于采用電化學(xué)阻抗譜等現(xiàn)代電化學(xué)研究方法來探討晶間腐蝕過程中的EIS特征和合金元素對合金腐蝕行為的影響的研究也有少量文獻(xiàn)報道。

3鋁合金的剝蝕剝蝕是對鋁合金危害性很大的一種腐蝕形式，它具有不同的表現(xiàn)形式，如粉化、剝皮或產(chǎn)生直徑幾毫米的鼓泡.剝蝕導(dǎo)致材料強度和塑性的大幅度下降，從而降低了材料的使用壽命[20].材料發(fā)生剝蝕時必須具備一個要條件，即晶粒呈平行于材料表面、寬而長的扁平狀[213，在材料的軋制、鍛造甚至冷作過程中，晶粒被拉長，晶界傾向于分布在一個平面內(nèi)，為晶間腐蝕提供了連續(xù)的發(fā)展空間，而且腐蝕產(chǎn)物的連續(xù)分布使電解質(zhì)能滲透到腐蝕尖端，使這些材料易于發(fā)生剝蝕，為抑制剝蝕，可以通過一定的熱處理方式提高材料的均勻度，從而避免晶間腐蝕.剝蝕既有晶間腐蝕的特征，也具有應(yīng)力腐蝕的特征.由于自然條件下發(fā)生剝蝕通常需很長時間，因此實驗室通常采取一定方法加速剝蝕進(jìn)行，并建立了相應(yīng)的實驗標(biāo)準(zhǔn)，如測試2xxx系及7xxx系鋁合金剝蝕性能的EXCO標(biāo)準(zhǔn)（EXCO溶液：50gKCI+234gNaCl+6.3mLHNO3（70%），加去離子水至1L)[22].有文獻(xiàn)報道Al-Li合金應(yīng)用EXCO試驗標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)果與大氣暴露試驗的結(jié)果不能很好吻合，另外一種方法是ASTM G85,Annex A2中提出的循環(huán)酸性鹽霧法，雖然比EXCO法更可靠，但是實施起來比較麻煩。

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涉及測試：鋁合金晶間腐蝕試驗    剝離腐蝕試驗