7050高强度铝合金氢致开裂机理研究

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1、学号：12101201常州大学硕士学位论文7050高强度铝合金氢致开裂机理研究研究生祁文娟宋仁国教授指导教师学科、专业名称材料物理与化学研究方向铝合金腐蚀与防护二O一五年五月Astudyonhydrogen-inducedcrackingmechanismof7050HighStrengthAluminumAlloyADissertationSubmittedtoChangzhouUniversityByQiWenjuan(MaterialsPhysicsandChemistry)DissertationSupervisor:Prof.SongRen-guoMay，201

2、5常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

3、的全部或部分内容，可以采用影印、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高强铝合金，具有密度小、强度高、加工性能好及焊接性能优良等特点，是重要的轻质高强结构材料，广泛地应用于航空工业及民用工业等领域，然而7xxx系列铝合金的氢致开裂行为（HIC）是限制其应用和发展的一个重要的因素。本文采用电化学阴极渗氢、慢应变速率拉伸试验(SSRT)、定氢仪和扫描电子显微镜(SEM)，X射线衍射

4、（XRD）、电化学腐蚀实验等手段研究了不同时效状态7050铝合金预充氢后的机械性能及氢致开裂行为，并应用自由电子理论计算了氢对铝合金晶界上原子结合力及结合能的影响。同时，采用流变应力差值法，研究了不同时效状态7050铝合金在不同充氢电流密度下的氢致附加应力（σad）以及其对合金的氢脆特性的影响。得出的结论主要如下：(1)合金试样预充氢后，机械性能下降，且在同一时效状态下，合金充氢后，试样中的氢含量随充氢时间的延长或充氢电流密度的增大而增大，氢脆敏感性也随充氢时间延长或电流密度的增大而越敏感。(2)试样充氢后，进入合金基体的氢在铝合金晶界上发生了偏聚，氢的偏聚增大了晶胞点阵

5、常数，降低了晶界原子的平均结合能和原子间的结合力，从而使合金氢脆敏感性(IHE)增加。(3)合金预充氢后，会产生一个附加拉应力，即氢致附加应力（σad），在同一时效状态下，氢致附加应力随氢浓度的增加而线性升5高，即欠时效：σad=-1.61+9.93×10CH，峰时效：σad=-1.55+9.67×5510CH，过时效：σad=-0.16+9.35×10CH。(4)氢致附加应力与外应力叠加，促进局部塑性变形，进而可促进氢致裂纹的形核和扩展，试样氢脆更为明显，从而表明合金氢脆敏感性与氢致附加应力有很强的相关性。(5)时效状态对合金的机械性能及氢脆敏感性也有一定的影响，在同一

6、充氢条件下，欠时效状态下的铝合金抗拉强度、延伸率最低，且预充氢后进入试样的氢含量最高，氢脆效应也最明显；过时效抗拉强度最高，预充氢后试样的氢含量最低，氢脆效应最弱，峰时效居中。(6)预充氢试样的极化曲线显示，随充氢时间的延长，合金自腐I蚀电位负移，腐蚀电流及腐蚀速率增大，这说明合金耐腐蚀性能降低；且预充氢试样的阻抗图谱显示，随预着充氢时间的延长，合金的感抗弧半径减小，感抗弧半径越大，合金耐蚀性越好，因此，预充氢使得合金腐蚀性能降低，且预充氢时间越长，合金耐蚀性越差。关键词：7050铝合金；氢致开裂；氢脆；氢致附加应力；自由电子理论；时效IIABSTRACT7050alum

7、inumalloyisoneoftheimportantstructuralmaterialsthathavebeenwidelyusedintheaeronauticalandcivilindustrybecauseofitslowdensity,highstrengthandexcellentworkability,etc.However,7xxxseriesaluminumalloyshaveshownsignificantsusceptibilitytohydrogen-inducedcracking(HIC),whi