喷射成形7055铝合金应力腐蚀与电化学腐蚀性能研究

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本论文主要通过摩擦磨损试验、室温力学性能测试、慢应变速率拉伸试验和交流阻抗谱分析,采用光学显微镜、摩擦磨损仪、扫描电镜、能谱和电化学交流阻抗谱等手段对喷射成形7055铝合金的组织、成分、拉伸断口和合金腐蚀表面形貌等进行了分析,研究了喷射成形7055铝合金的摩擦磨损性能、时效工艺对喷射成形7055铝合金抗应力腐蚀性能以及抗电化学腐蚀性能的影响。喷射成形态相比于传统铸造态7055铝合金无宏观组织偏析,组织致密,晶粒细小且均匀;实验材料经单级时效(120℃/24h)或双级时效(120℃/8h+160℃/6h;120℃/8h+160℃/10h;120℃/8h+160℃/15h)处理,经单级时效的布氏硬度可达202HB,抗压强度为749.2524MPa,经双级时效的布氏硬度随着二级时效时间的延长由185HB逐渐降至160HB;喷射态7055铝合金的摩擦系数在整个实验过程中都呈湍流状波动,随着温度的升高这种湍流波动越来越剧烈;合金的平均摩擦系数μk也随试验温度的升高逐渐升高,室温下平均摩擦系数μk为0.423872,试验温度为100℃和200℃时,μk分别为0.437228和0.602063,试验温度为300℃时摩擦系数μk接近极限值1.00;合金的黏着磨损形式也随着试验温度的升高由一般黏着磨损向擦伤磨损和胶合磨损转变。相同时效工艺、不同的应变速率和不同的腐蚀环境时,对于1.0x10-6S-1、0.8x10-6S-1、0.5x10-6S-1、0.2x10-6S-1四种拉伸速率,只有应变速率为0.5x10-6S-1时,腐蚀液中铝合金的强度相对于空气中的抗拉强度降低较为明显,合金的塑性损失大大提高,达到-30%左右,此时合金的应力腐蚀敏感性最大,抗应力腐蚀能力差;当二级时效时间延长至15h时,合金抗拉强度大大降低,抗拉强度约为580MPa,延伸率显著提高,应变量达到5mm,即使应变速率为0.5x10-6S-1时,合金并未表现出明显的塑性损失,对应力腐蚀变得不敏感,抗应力腐蚀性能显著提高;应变速率为0.5x10-6S-1时,除了时效工艺为120℃/8h+160℃/15h的试样拉伸断口形貌经SEM分析表明,空气中拉伸断口为韧性断裂,而腐蚀介质中拉伸断口则表现为准解理脆性断裂,因此,合金的应力腐蚀断裂机制为准解理断裂;阳极溶解理论和氢致断裂机理协同作用使喷射成形7055铝合金发生应力腐蚀断裂。氢脆决定裂纹的扩展,阳极溶解则产生临界缺陷,促进氢的放电、迁移和氢脆。通过浸泡试验中进入点蚀阶段的时间对比,合金表面腐蚀显微形貌,阻抗谱和波特图中阻抗模值的下降率对比得出,双级时效铝合金抗电化学腐蚀性能优于单级时效;点蚀对不同时效工艺的合金的诱发腐蚀类型不同:单级时效为晶间腐蚀,而双级时效为局部点蚀;腐蚀的电化学过程由最初的活化控制到720h后的在腐蚀电极表面腐蚀产物膜上的扩散过程成为速率控制步骤。
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