论文部分内容阅读
随着航空航天和国防军工等尖端技术的飞速发展,对高强Al-Zn-Mg-Cu合金的成形性能、力学性能及耐蚀性的要求也愈来愈高。外加TiC/Ti细化剂可有效细化合金的铸态组织、减轻其成分偏析,改善合金的塑性变形性能和力学性能。Al-Zn-Mg-Cu合金可通过时效处理进一步提高其力学性能,但是,关于时效处理对超细陶瓷颗粒细化合金耐蚀性影响的研究尚未见报道。因此,本文采用纳米TiC/Ti细化剂细化Al-Zn-Mg-Cu合金的铸态组织,研究时效工艺对挤压变形态合金微观组织和耐蚀性的影响,探讨了TiC/Ti细化合金的腐蚀机理,具有重大的理论和实际意义。本文采用高能球磨法制备金属Ti粉负载纳米TiC颗粒的细化剂(简称:TiC/Ti细化剂),用于细化Al-Zn-Mg-Cu合金的铸态组织,对铸锭进行均匀化处理和挤压变形。挤压变形试样在固溶处理后分别进行峰时效和过时效,研究时效工艺对TiC/Ti细化Al-Zn-Mg-Cu合金微观组织、显微硬度和耐蚀性的影响,并利用电化学腐蚀测试方法,结合微观组织分析探索TiC/Ti细化Al-Zn-Mg-Cu合金的腐蚀机理,获得了如下研究结果:TiC/Ti细化剂对Al-Zn-Mg-Cu合金的铸态组织具有良好的细化效果,合金的平均晶粒尺寸由未细化时的525μm降至119μm。TiC/Ti细化合金峰时效态和过时效态的平均晶粒尺寸分别为57μm和65μm,维氏硬度分别为203HV和189HV。过时效处理降低TiC/Ti细化合金的全浸泡腐蚀速率和晶间腐蚀深度,在剥落腐蚀液中浸泡48h,TiC/Ti细化合金峰时效态表面爆皮、分层严重;过时效态仅少数区域被腐蚀,无爆皮现象。聚集的TiC颗粒以及粗大Al7Cu2Fe相会加速合金的腐蚀。TiC/Ti细化合金过时效态的抗应力腐蚀性能高于峰时效态,且应力腐蚀断口均呈沿晶断裂形貌。合金的应力腐蚀机制包含阳极溶解和氢脆两方面,在3.5wt.%NaCl水溶液中以阳极溶解为主;而在3.5wt.%NaCl+2.0wt.%H2O2水溶液中,合金抗应力腐蚀性能降低,应力腐蚀以氢脆为主。TiC/Ti细化合金过时效态的开路电位、极化电压和极化电阻高于峰时效态,在3.5wt.%NaCl水溶液中峰时效态和过时效态的阻抗谱均为高频容抗弧,合金钝化膜发生点蚀。在3.5wt.%NaCl+2.0wt.%H2O2水溶液中,峰时效态的阻抗谱为高频容抗弧和低频感抗弧,合金钝化膜点蚀严重且基体发生腐蚀;过时效态的阻抗谱为高频容抗弧,合金仅钝化膜发生点蚀,耐蚀性提高。纳米TiC颗粒提高时效析出相的析出动力,加速溶质原子向晶界扩散。影响合金耐蚀性的主要因素是晶界析出相和无沉淀析出带(PFZ),而后者起主导作用。TiC/Ti细化合金峰时效态晶界不连续η相切断腐蚀通道,于耐蚀性有利,但较宽的PFZ会显著降低合金的金耐蚀性;而过时效态晶界不连续η相长大、PFZ变窄,η相和PFZ内的Cu原子数增加,合金耐蚀性提高。