時效處理及表面磨削對7xxx系鋁合金局部腐蝕行為的影響.pdf

1、本文系統(tǒng)研究了時效處理及表面磨削對7xxx系鋁合金局部腐蝕行為的影響。主要研究內(nèi)容包括：運(yùn)用掃描透射電鏡和三維原子探針分析技術(shù)研究了7055鋁合金單雙級時效、回歸再時效和非等溫時效處理試樣晶內(nèi)析出相、晶界析出相以及基體合金元素含量的變化規(guī)律；通過ASTM B117鹽霧腐蝕試驗和慢應(yīng)變速率拉伸試驗，系統(tǒng)研究了基體、析出相成分及特征微觀組織對各時效態(tài)7055和7N01鋁合金點蝕和應(yīng)力腐蝕性能的影響；運(yùn)用聚焦離子束技術(shù)和掃描透射電鏡，深入研究

2、了表面磨削后7055和7N01鋁合金表面微觀組織特征及演變；通過原位觀察系統(tǒng)和電化學(xué)極化曲線測試，系統(tǒng)研究了表面磨削變形層對各時效態(tài)7055和7N01鋁合金腐蝕行為的影響。
　　三維原子探針技術(shù)分析表明，7055鋁合金四種典型狀態(tài)試樣η′/η析出相中的Zn、Mg、Cu含量按照以下順序遞增：峰時效T6態(tài)、H170、T77態(tài)、過時效T73態(tài)；鋁基體中總的固溶合金元素含量按照以下順序遞減：H170、T6態(tài)、T77態(tài)、T73態(tài)。基體中Zn

3、、Mg和Cu含量基本上分別按照上述順序遞減。能譜分析表明，7055鋁合金在T6狀態(tài)下晶界析出相η相中的Cu含量較低；雙級時效、RRA及非等溫時效處理試樣中晶界析出相η相均具有較高的Cu含量。η′/η相中Cu含量隨過時效程度和時效溫度的提高而顯著增加。
　　ASTM B117鹽霧暴露試驗結(jié)果表明，各時效態(tài)7055鋁合金的點蝕敏感性按以下次序遞減：過時效態(tài)、欠時效態(tài)、峰時效態(tài)。由于沉淀相的析出和長大，7055鋁合金的基體合金元素含量隨

4、時效進(jìn)行而改變。因此，Al7Cu2Fe夾雜相與鄰近基體之間的電偶腐蝕效應(yīng)也發(fā)生相應(yīng)改變，進(jìn)而影響合金的點蝕敏感性。與7055鋁合金相比，7N01鋁合金的點蝕電位較低，但點蝕損傷不嚴(yán)重。對比表明，時效處理對7N01鋁合金點蝕損傷行為的影響不大。這主要是由于Al3Fe夾雜相與鄰近基體之間的電偶腐蝕效應(yīng)較弱所致。
　　慢應(yīng)變速率拉伸試驗結(jié)果和斷口形貌分析表明，7055鋁合金T6態(tài)試樣的應(yīng)力腐蝕敏感性較高，而過時效態(tài)試樣具有較低的應(yīng)力腐蝕

5、敏感性；回歸再時效、非等溫時效處理試樣同時具有高的強(qiáng)度和較低的應(yīng)力腐蝕敏感性；其中降溫時效至峰值硬度的試樣在NaCl溶液中的抗拉強(qiáng)度接近T6態(tài)試樣，而延伸率接近T73態(tài)試樣，具有良好的綜合性能。晶界析出相η相中的Cu含量極大影響著應(yīng)力腐蝕敏感性；直接降溫時效處理試樣的晶界析出相具有較高的Cu含量，因而具有較低的應(yīng)力腐蝕敏感性。
　　表面磨削在7055和7N01鋁合金表面產(chǎn)生厚度為數(shù)百納米、具有梯度組織的變形層。表面層由最表面約50

6、 nm左右的近等軸亞晶過渡到沿著最終磨削方向拉長的亞晶，以及高密度位錯組成。表面層內(nèi)原有時效析出相被運(yùn)動位錯剪切、破碎并最終溶解；溶質(zhì)元素偏聚在位錯和亞晶界上。且Al2Cu相在7055合金最表面、表面層及鄰近基體的亞/晶界上析出，并在室溫下發(fā)生長大、粗化。
　　原位觀察系統(tǒng)和極化曲線測試結(jié)果表明，7055鋁合金T6態(tài)試樣在三個電位上電流迅速增加。其中，第一擊穿電位是由表面層的瞬時溶解腐蝕引起的；第二個電位主要是由基體的縫隙腐蝕所致

7、，不是真正的擊穿電位；第二個擊穿電位是表面層下合金基體的點蝕電位。7N01鋁合金T73態(tài)試樣呈現(xiàn)兩個擊穿電位，其意義與7055鋁合金T6態(tài)試樣相似。7055鋁合金T73態(tài)試樣和7N01鋁合金T6態(tài)試樣僅有一個擊穿電位，且不發(fā)生表面層優(yōu)先溶解腐蝕。表面層中Zn元素在位錯和亞晶界上偏聚導(dǎo)致表面層較基體更易發(fā)生腐蝕；而合金基體中Zn、Cu含量決定基體的擊穿電位；兩者共同影響著表面層與基體之間腐蝕敏感性差異，從而影響表面層的優(yōu)先溶解腐蝕。進(jìn)一步