盐雾环境下2A12铝合金与Ti-15-3钛合金的接触腐蚀研究

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 5次 | 上传用户:vangor
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2A12铝合金作为Al-Cu-Mg系铝合金,因其轻量化、比强度高、易加工成型和电性能优良等特点而被广泛地使用在航空航天领域。对于航空航天制造中常见的铝/钛接触结构来说,腐蚀电位较低的铝合金在与钛合金的接触过程中通常被作为阳极,因此未经防护的铝/钛接触构件一旦暴露于腐蚀性介质环境中便会产生严重的接触腐蚀。特别地,高盐高湿的海洋大气环境会对接触结构的服役安全性和性能可靠性产生更为严重的破坏。本文通过失重法、形貌观察、腐蚀产物成分测定以及电化学测试等技术手段,系统研究了铝/钛合金接触结构在恒定盐雾环境和非恒定盐雾环境下的腐蚀行为及腐蚀机理,通过与铝合金单体腐蚀对比,重点探讨了电偶腐蚀及缝隙腐蚀这两种典型接触腐蚀形式对铝合金腐蚀的影响机制,为优化结构设计、提高接触腐蚀防护经济性等方面提供理论支持。研究结果如下:(1)恒定盐雾环境下铝合金单体腐蚀的研究结果表明,2A12铝合金的腐蚀失重量与腐蚀时间之间关系符合幂指数规律,腐蚀产物对腐蚀进程起一定的阻碍作用;在自腐蚀过程当中,铝合金表面分布有不均匀的局部点蚀,边界部位点蚀坑密度较大,中心部位点蚀坑密度较小;铝合金表面腐蚀产物主要以Al元素和O元素为主。(2)恒定盐雾环境下铝/钛合金对接腐蚀的研究结果表明,与金属单体相比,电偶效应的存在可以显著加速阳极的腐蚀速率;在电偶腐蚀后期(12h/24h),阳极表面在垂直于偶接接头方向上,展现出差异化分布的腐蚀形貌,靠近接头的区域腐蚀严重,远离接头的的区域腐蚀轻微;腐蚀12h后,在接头部位出现明显的电偶作用区(Galvanic Action Zone,GAZ),GAZ宽度d约为2.3mm,腐蚀24h后,GAZ宽度d增加至3.3mm,并趋向于全面腐蚀,远离接头的区域在整个腐蚀周期内呈与单体腐蚀相同的局部点蚀形貌,以自腐蚀过程为主;电偶腐蚀形貌的差异性主要是由电偶电流差异性分布导致的,法拉第电流密度与电偶电压成正比,随偶接间距x的增大呈e指数规律减小,非法拉第电流密度受法拉第电流的“正向分流”、“负向合流”作用,随着偶接间距x的增大亦呈e指数规律减小。(3)恒定盐雾环境下的铝/钛合金搭接腐蚀的研究结果表明,与金属单体相比,缝隙效应亦可以加速金属的腐蚀速率;腐蚀前期(2h/6h)为铝合金缝隙腐蚀孕育期,缝隙区呈亚稳态局部点蚀形貌,腐蚀后期(12h/24h)为缝隙腐蚀发展期,缝隙区呈稳态点蚀形貌;缝隙区与暴露区之间存在明显分界,同周期下缝隙区腐蚀程度更为严重,暴露区腐蚀程度相对轻微。(4)干湿交替盐雾环境下的铝/钛合金接触腐蚀研究表明,与同周期恒定盐雾腐蚀相比,铝合金在干湿交替盐雾环境下的腐蚀失重量更小,干湿交替盐雾不能起到加速2A12铝合金腐蚀的作用,不同接触结构在干湿交替盐雾环境下的失重速率关系依然为:搭接>对接>单体;在低于50%RH的干燥环境下,表面沉积的NaCl颗粒不会对铝合金造成腐蚀;O2的阴极还原反应以及Cl-的解离过程在干态环境中受到抑制,腐蚀去极化现象加剧,阳极腐蚀速率受到抑制。
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