基于恒位移試樣的7050鋁合金應(yīng)力腐蝕機(jī)理研究

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1、學(xué)號(hào)：12101307常州大學(xué)碩士學(xué)位論文基于恒位移試樣的7050鋁合金應(yīng)力腐蝕機(jī)理研究研究生金驥戎指導(dǎo)教師宋仁國(guó)學(xué)科、專(zhuān)業(yè)名稱(chēng)材料學(xué)研究方向金屬腐蝕與防護(hù)二0一五年三月StudyontheStressCorrosionCrackMechanismof7050AluminumAlloyBasedonConstantDisplacementSpecimensADissertationSubmittedtoChangzhouUniversityByJinJi-rongMaterialScienceDissertationSupervisor:Prof.SongRen-guoApril，2015常

2、州大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的作品成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在論文中以明確方式標(biāo)明。本人已完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。作者簽名：簽字日期：年月日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)的說(shuō)明本學(xué)位論文作者完全了解常州大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：研究生在校攻讀學(xué)位期間論文工作的知識(shí)產(chǎn)權(quán)單位屬常州大學(xué)。學(xué)校有權(quán)保留并向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤(pán)，允許論文被查閱和借閱。學(xué)?？梢怨紝W(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容，可以采

3、用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編本學(xué)位論文。保密論文注釋?zhuān)罕緦W(xué)位論文屬于保密范圍，在年解密后適用本授權(quán)書(shū)。非保密論文注釋?zhuān)罕緦W(xué)位論文不屬于保密范圍，適用本授權(quán)書(shū)。學(xué)位論文作者簽名：簽字日期：年月日導(dǎo)師簽名：簽字日期：年月日中文摘要7050鋁合金是7000系高強(qiáng)度鋁合金中性能較為優(yōu)異的一種合金，由于其低密度、高強(qiáng)度、高彈性模量等優(yōu)點(diǎn)，因此在航空航天工業(yè)以及民用工業(yè)等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。然而這類(lèi)合金對(duì)應(yīng)力腐蝕非常敏感，在長(zhǎng)期的應(yīng)用過(guò)程中應(yīng)力腐蝕會(huì)導(dǎo)致腐蝕裂紋逐步擴(kuò)展，因此存在非常嚴(yán)重的安全隱患。本文以7050鋁合金恒位移試樣C-環(huán)、雙懸臂梁（DCB）試樣為研究對(duì)象，通過(guò)宏觀測(cè)試與微觀分析

4、相結(jié)合的方法，深入地研究了在3.5%NaCl水溶液中，欠時(shí)效、峰時(shí)效以及過(guò)時(shí)效這三種時(shí)效狀態(tài)下7050鋁合金的應(yīng)力腐蝕機(jī)理。采用電化學(xué)極化曲線以及阻抗譜測(cè)試，初步分析了不同時(shí)效狀態(tài)下合金的腐蝕敏感性。通過(guò)定氫儀測(cè)試了實(shí)驗(yàn)結(jié)束后C-環(huán)試樣斷口處的氫含量，使用飛行時(shí)間二次離子質(zhì)譜儀（ToF-SIMS）測(cè)試研究了DCB試樣斷口處氫的分布情況，分析了氫在鋁合金應(yīng)力腐蝕過(guò)程中的定量作用。同時(shí)，使用掃描電子顯微鏡（SEM）觀察了試樣的腐蝕表面、斷口形貌，采用透射電子顯微鏡（TEM）分析了7050鋁合金經(jīng)過(guò)不同時(shí)效時(shí)間處理后的微觀組織。主要研究結(jié)論如下：（1）7050鋁合金在3.5%NaCl溶液中的應(yīng)力腐

5、蝕敏感性與時(shí)效狀態(tài)有很強(qiáng)的相關(guān)性。在同一條件下，欠時(shí)效狀態(tài)下合金的SCC敏感性最高，峰時(shí)效稍低，過(guò)時(shí)效處理后的7050鋁合金對(duì)應(yīng)力腐蝕最不敏感。（2）7050鋁合金的SCC敏感性在預(yù)陰極極化處理后有所增大，恒位移C-環(huán)試樣經(jīng)-900mV、-1000mV、-1100mV三個(gè)極化電位預(yù)處理后，鋁合金表面發(fā)生腐蝕溶解，并在合金表面形成一層氧化膜。隨著陰極極化電位的負(fù)移，鋁合金表面氧化物增多，使材料脆性變大，促進(jìn)裂紋萌生，從而使H更容易進(jìn)入鋁合金基體，增加7050鋁合金的應(yīng)力腐蝕敏感性。（3）在同一預(yù)極化電位下，氫滲透速率隨著7050鋁合金時(shí)效程度的加深而減?。辉谙嗤瑫r(shí)效狀態(tài)下，氫滲透速率則隨著預(yù)極

6、化電位的負(fù)移而增加，斷口處的氫滲透速率對(duì)于鋁合金應(yīng)力腐蝕敏感性有著非常顯著的影響。（4）通過(guò)預(yù)裂紋恒位移DCB試樣研究7050鋁合金的應(yīng)力腐蝕敏感性與時(shí)效狀態(tài)的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明隨時(shí)效時(shí)間的延長(zhǎng)，臨界應(yīng)力強(qiáng)度因子KISCC也隨之增大。當(dāng)施加預(yù)極化電位E=-1100mV時(shí)，KISCC值明顯減小，合金更容易發(fā)生應(yīng)力腐蝕；+（5）通過(guò)ToF-SIMS分析，不同時(shí)效處理的7050鋁合金斷口處IH的深度剖析圖均有相同的特點(diǎn)，即斷口表面氫離子流強(qiáng)度均為：裂尖區(qū)＞裂紋擴(kuò)展區(qū)＞機(jī)械破斷區(qū)，此外隨時(shí)效程度的加深，氫在7050鋁合金晶內(nèi)的擴(kuò)散程度由深變淺，裂尖區(qū)的氫富集也隨之逐漸減小。經(jīng)預(yù)極化處理后，合金斷口裂

7、尖區(qū)的氫富集濃度有所提高，在晶內(nèi)擴(kuò)散程度有所加深。（6）透射電鏡分析結(jié)果表明，時(shí)效處理對(duì)于7050鋁合金晶內(nèi)及晶界析出相有著非常重要的影響。欠時(shí)效合金，晶內(nèi)析出相細(xì)小，晶界析出相連續(xù)完整；過(guò)時(shí)效狀態(tài)下的合金，晶內(nèi)析出相聚集，形成較大的顆粒，晶界析出相明顯粗化，呈不連續(xù)分布。關(guān)鍵詞：7050鋁合金；恒位移試樣；時(shí)效；應(yīng)力腐蝕敏感性；ToF-SIMSABSTRACT7050aluminumalloyhasbeen