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海水對航空鋁應力腐蝕有哪些影響

日期:2016年12月05日  點擊數:載入中...

根據目前的研究,在空氣中,空氣對航空鋁幾乎不發生SCC現象。眾所周知,CL-對金屬的腐蝕影響是很大的,本文專門介紹NaCl溶液對航空鋁的應力腐蝕影響。

一、航空鋁應力腐蝕試驗

應力腐蝕影響采用標準:慢應變速率拉伸(SSRT)試驗按GB/T15970.4-2000進行。

試樣:25mm×6mm×3mm

試樣取樣方向為擠壓方向。

試驗過程:試樣用600﹟~1000﹟砂紙逐級打磨,然后用丙酮清洗,再用蒸餾水清洗并吹干,用氯丁橡膠封閉非工作段表面。安裝試樣后施加約150N的預加載,應變速率分別取0.33×10-51×10-6s-1;環境分別為空氣和3.5%NaCl溶液。

試樣斷裂后,立即對試樣進行后續處理(用蒸餾水沖洗斷口,再在丙酮中超聲波清洗,吹干后放入干燥皿中),用掃描電鏡進行斷口形貌分析。

二、試驗數據結果:

1.????????????? 5083鋁合金的應力2應變行為將試樣分別在空氣中和3.5%NaCl溶液中進行SSRT試驗,應變速率為0.33×10-5s-1,應力2應變曲線如圖1所示。由圖1可見,試樣在溶液中的延伸率明顯低于空氣中的,抗拉強度也比空氣中的有不同程度的降低,這說明5083鋁合金在3.5%NaCl溶液中具有應力腐蝕敏感性。

1?????????? 航空鋁5083在空氣和3.5%NaCl溶液中的SSRT曲線

應力腐蝕指數ISSRT是將SSRT試驗所獲得的各項力學性能指標進行數學處理的結果,與單項力學性能指數相比能更好地反映應力腐蝕斷裂敏感性,常作為應力腐蝕的重要判據,計算式為:????????????????

ISSRT=1-[σfw×(1+δfw)]/[σfA×(1+δfA)]?????????????? (1)

式中:

σfw為在環境介質中的斷裂強度,Mpa

σfA為在惰性介質中的斷裂強度,Mpa

δfw為在環境介質中的斷裂伸長率,%

δfA為在惰性介質中的斷裂伸長率,%

本試驗中惰性介質為空氣,ISSRT0→1表示應力腐蝕斷裂敏感性增加,ISSRT計算結果如表2

2?????????? 5083鋁合金慢拉伸力學性能及ISSRT

序號

應變速率

1/s

預變形量

%

介質

伸長率

%

抗拉強度

MPa

ISSRT

1

0.33×10-5

10

空氣

8.01

317.5

0.13

?

?

?

3.5%NaCL

16.01

309.7

?

2

0.33×10-5

15

空氣

16.32

325.5

0.16

?

?

?

3.5%NaCL

13.88

316.9

?

3

1×10-6

10

空氣

14.25

310.5

0.21

?

?

?

3.5%NaCL

11.85

290.5

?

?

2.????????????? 應變速率對5083鋁合金SCC行為的影響應變速率是影響材料SCC行為的重要參量,通常使用的應變速率范圍為10-410-8s-1,對大多數材料,應力腐蝕最敏感的應變速率約為10-6s-1,在一給定環境介質條件下,將存在一最佳應變速率,以區分材料的SCC敏感性。

從表2可見,同一預變形條件下,拉伸應變速率較低的試樣具有較高的SCC敏感性。

發生SCC行為必然存在于某一應變速率范圍內,應變速率過高,斷裂伸長率接近空氣介質中所測得的,韌性損失較少,SCC不敏感,即在高應變速率下,環境介質和試樣間還未進行SCC所要求的恰當反應,塑性形變就使試樣很快斷裂;另一方面,應變速率過低,材料被拉伸滑移產生新鮮表面,而新鮮表面上的鈍化膜形成得足夠快,3.5%NaCl溶液不能充分發揮其在SCC過程中的作用,試樣的強度、韌性與空氣中的結果相差不大。

采用慢應變速率拉伸(SSRT)測試法及掃描電鏡(SEM)與透射電鏡(TEM)分析手段,研究了預變形量及應變速率對5083鋁合金在空氣和3.5%NaCl溶液中應力腐蝕開裂(SCC)行為的影響。結果表明:在空氣中,5083鋁合金幾乎不發生SCC現象,其斷口均呈現韌性斷裂形貌;3.5%NaCl溶液中,5083鋁合金具有SCC敏感性,其斷口呈現局部沿晶界或相界斷裂形貌,隨著應變速率的減小,應力腐蝕敏感指數(ISSRT)增大,當應變速率至1×10-6s-1,其應力腐蝕斷口呈現典型的解理脆斷特征;(Mg5Al8)等第二相析出及預變形后位錯增多是導致5083鋁合金SCC敏感性增大的主要原因。



試驗設備:YYF-50型慢應變速率應力腐蝕試驗機,配置NaCl腐蝕介質容器。

Stress Corrosion Cracking—SCC


3?結論

(1)在空氣中,5083鋁合金幾乎不發生SCC現象,其斷口均呈現韌性斷裂形貌;在3.5%NaCl溶液中,5083鋁合金具有SCC敏感性,其斷口呈現局部沿晶界或相界斷裂形貌。

(2)隨著應變速率的減小,ISSRT值增大,當應變速率減至1×10-6s-15083鋁合金的應力腐蝕斷口呈現典型的解理脆斷特征。

(3)預變形量增大引起位錯密度升高,殘余應力增大,5083鋁合金的SCC敏感性增大。

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