基于恒位移试样的7050铝合金应力腐蚀机理研究

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1、学号：12101307常州大学硕士学位论文基于恒位移试样的7050铝合金应力腐蚀机理研究研究生金骥戎指导教师宋仁国学科、专业名称材料学研究方向金属腐蚀与防护二0一五年三月StudyontheStressCorrosionCrackMechanismof7050AluminumAlloyBasedonConstantDisplacementSpecimensADissertationSubmittedtoChangzhouUniversityByJinJi-rongMaterialScienceDissertationSupervisor:Prof.SongRen-guoApril，2015常

2、州大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师指导下独立进行的研究工作及取得的研究成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在论文中以明确方式标明。本人已完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权的说明本学位论文作者完全了解常州大学有关保留、使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属常州大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采

3、用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编本学位论文。保密论文注释：本学位论文属于保密范围，在年解密后适用本授权书。非保密论文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。学位论文作者签名：签字日期：年月日导师签名：签字日期：年月日中文摘要7050铝合金是7000系高强度铝合金中性能较为优异的一种合金，由于其低密度、高强度、高弹性模量等优点，因此在航空航天工业以及民用工业等领域得到了广泛的应用。然而这类合金对应力腐蚀非常敏感，在长期的应用过程中应力腐蚀会导致腐蚀裂纹逐步扩展，因此存在非常严重的安全隐患。本文以7050铝合金恒位移试样C-环、双悬臂梁（DCB）试样为研究对象，通过宏观测试与微观分析

4、相结合的方法，深入地研究了在3.5%NaCl水溶液中，欠时效、峰时效以及过时效这三种时效状态下7050铝合金的应力腐蚀机理。采用电化学极化曲线以及阻抗谱测试，初步分析了不同时效状态下合金的腐蚀敏感性。通过定氢仪测试了实验结束后C-环试样断口处的氢含量，使用飞行时间二次离子质谱仪（ToF-SIMS）测试研究了DCB试样断口处氢的分布情况，分析了氢在铝合金应力腐蚀过程中的定量作用。同时，使用扫描电子显微镜（SEM）观察了试样的腐蚀表面、断口形貌，采用透射电子显微镜（TEM）分析了7050铝合金经过不同时效时间处理后的微观组织。主要研究结论如下：（1）7050铝合金在3.5%NaCl溶液中的应力腐

5、蚀敏感性与时效状态有很强的相关性。在同一条件下，欠时效状态下合金的SCC敏感性最高，峰时效稍低，过时效处理后的7050铝合金对应力腐蚀最不敏感。（2）7050铝合金的SCC敏感性在预阴极极化处理后有所增大，恒位移C-环试样经-900mV、-1000mV、-1100mV三个极化电位预处理后，铝合金表面发生腐蚀溶解，并在合金表面形成一层氧化膜。随着阴极极化电位的负移，铝合金表面氧化物增多，使材料脆性变大，促进裂纹萌生，从而使H更容易进入铝合金基体，增加7050铝合金的应力腐蚀敏感性。（3）在同一预极化电位下，氢渗透速率随着7050铝合金时效程度的加深而减小；在相同时效状态下，氢渗透速率则随着预极

6、化电位的负移而增加，断口处的氢渗透速率对于铝合金应力腐蚀敏感性有着非常显著的影响。（4）通过预裂纹恒位移DCB试样研究7050铝合金的应力腐蚀敏感性与时效状态的关系，实验结果表明随时效时间的延长，临界应力强度因子KISCC也随之增大。当施加预极化电位E=-1100mV时，KISCC值明显减小，合金更容易发生应力腐蚀；+（5）通过ToF-SIMS分析，不同时效处理的7050铝合金断口处IH的深度剖析图均有相同的特点，即断口表面氢离子流强度均为：裂尖区＞裂纹扩展区＞机械破断区，此外随时效程度的加深，氢在7050铝合金晶内的扩散程度由深变浅，裂尖区的氢富集也随之逐渐减小。经预极化处理后，合金断口裂

7、尖区的氢富集浓度有所提高，在晶内扩散程度有所加深。（6）透射电镜分析结果表明，时效处理对于7050铝合金晶内及晶界析出相有着非常重要的影响。欠时效合金，晶内析出相细小，晶界析出相连续完整；过时效状态下的合金，晶内析出相聚集，形成较大的颗粒，晶界析出相明显粗化，呈不连续分布。关键词：7050铝合金；恒位移试样；时效；应力腐蚀敏感性；ToF-SIMSABSTRACT7050aluminumalloyhasbeen