高强度铝合金盐雾加速腐蚀试验结果分析


 
 
 
一、加速腐蚀试验件的定性观察及现象分析
刚从试验箱中取出的试件表面有一层盐雾沉积,除干净表层的沉积盐雾,观察试件表面腐蚀形态,与文献沿海湿热地区铝合金大气腐蚀形态完全吻合。将腐蚀产物冲洗干净,并对试件进行干燥后再观察发现:
1)短时间的腐蚀试件表面分布有较均匀的细小点蚀坑,随着腐蚀时间的增长,点蚀坑的深度及直径都有增大。
2)对中间时间段的腐蚀试件观察发现,点蚀坑周围小区域内的金属仍然光亮。大一些的点蚀坑周围未腐蚀的区域也相对大一些,由此也可说明铝合金的腐蚀为阳极溶解型,蚀坑周围区域为阴极受到保护,蚀坑内部为阳极加速腐蚀。腐蚀时间再延长后,点蚀坑继续增大,周围光亮区消失,取而代之的是停止发展的小点蚀坑。
3)与短时间的腐蚀试件相比,长期腐蚀试件上一些微小的点蚀坑发展缓慢或停止,腐蚀过程集中在一些大点蚀坑上,点蚀坑的分布密度相对较小,即蚀坑数量减小,但是坑半径及深度都有大幅增加。分析原因为原有的较多邻近的小蚀坑发展连通,最后汇聚成为大的点蚀坑快速腐蚀,而个别小点蚀坑位于大点蚀坑电化学过程的阴极,处于受保护状态腐蚀发展缓慢停止。
4)从试件加工端面观察腐蚀情况,长期的腐蚀试件腐蚀沿纵向和横向发展(扁平晶粒晶界方向),腐蚀痕迹狭长。
从上述观察结果中可以看出,此种高强度铝合金材料的加速腐蚀是从点蚀开始的,随腐蚀时间的延长,发展成为晶间腐蚀。该试验中腐蚀发展的过程与大气腐蚀_2 J及其他加速腐蚀试验腐蚀发展过程基本一致,由此可说明该加速方法的可靠性。
二、加速腐蚀试件的定量分析
1、腐蚀失重的测定
图2给出7075.T6合金腐蚀失蘑随时间的变化规律,并与国产高强度铝合金的盐雾加速试验腐蚀失重相比较,图中实线为失重趋势线。国产高强度铝合金LC,4在化学成分及力学性能方面都与7075合金非常相近。参考文献中使用的加速环境为酸性盐雾间歇式喷雾,本文使用了酸性盐雾连续喷雾方式。从图中可以看出,两种加速方式的平均失重在腐蚀起始的短期内差别较大,腐蚀一段时间后,腐蚀失重量在大小与发展趋势上都趋于一致。究其原因可能在于,①在盐雾腐蚀刚开始的短期内,因连续喷雾与问歇喷雾这两种加速方法的差别,造成试验件所处腐蚀环境的差异,使腐蚀速度有所不同。②经过较长的一段时间喷雾后,试件表面形成了一层盐雾沉积。当喷雾间歇停止时,试验箱仍保持不变的箱内温度及较高的相对湿度,由于试件表面的盐雾沉积,使得紧贴试件表面的小环境与喷雾时相比变化不大,进而两种加速方法规律趋于一致。
从图中还可看出,连续喷雾加速腐蚀试验,失重变化趋势接近直线关系,即腐蚀速率较间歇式喷雾能更快达到稳定值,所以能使加速腐蚀试验的加速关系更简单。
 
 
 高强度铝合金盐雾加速腐蚀试验结果
 
 
 
2、腐蚀试件力学性能的测定
与以往一些预腐蚀试件的力学性能试验不同,本文的力学性能试验试验件的尺寸使用盐腐蚀前的测量值,并与未腐蚀试件的力学性能参数相比较,以确定腐蚀对试件力学性能参数的影响。力学性能下降如图3所示,可以看出腐蚀试件的屈服极限和强度极限均有明显下降,图中直线为力学性能下降趋势线。
 


 高强度铝合金盐雾加速腐蚀试验总结
 
借用损伤力学中反映缺陷的损伤变量D,它反映结构件因力学或化学等因素造成的承载能力的下降(有效承载面积减小),损伤变量D可表达为A为损伤材料的有效承载面积,为无材料的有效承载面积。由强度的下降反推承载面积的下降,从而得到盐雾加速腐蚀试件的损伤发展如图4所示,同中直线为损伤发展趋势线。损伤力学已有二、三十年的研究历史,近年来在静力学及疲劳工程问题等方面得到了广泛应用。损伤变量D能很好地反映材料性能的恶化情况,在加速腐蚀的研究中可以使用损伤变量D作为加速指标,建立当量加速关系,即要求短期的加速腐蚀试验与长期的大气环境腐蚀试验对构件造成的腐蚀损伤量等效。
 
 高强度铝合金盐雾加速腐蚀
 
 
三、结论
1)用5%的NaC1溶液(冰醋酸调节pH值到3.0)对高强度铝合金7075进行连续盐雾腐蚀试验。测量该试验的腐蚀失重,并与相关加速试验进行比较,本加速试验表现出较好的腐蚀速率稳定性。对外厂大气腐蚀试验有很好的加速模拟。
2)对腐蚀试件进行力学性能试验。试验件经过腐蚀后,屈服强度以及强度极限都有明显下降。腐蚀失再、强度下降以及损伤发展都呈现出线性变化,说明腐蚀量与强度下降之间有对应的比例关系。从损伤等效的角度建立当量加速关系,将有利于腐蚀对构件力学性能(静强度、疲劳强度)影响的研究。 
 
 
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