5083铝合金成分优化及耐腐蚀性能研究

采用正交试验设计了不同成分的5083铝合金。运用晶间腐蚀、剥落腐蚀、极化曲线测试等研究手段,采用金相光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)等方法,分析了Mn、Zn、Mg、Si等元素对5083铝合金耐腐蚀性能的影响,得出各元素在5083铝合金中的最佳成分范围。结果表明,Mn含量控制在0.5%左右,Si含量不应超过0.2%,Zn含量控制在0.14%左右,Mg含量控制在4.3%左右,其余元素在限度范围内时,5083铝合金的耐腐蚀性能较好。     

Mg、Mn成分优化对5083铝合金组织和性能的影响北大核心

设计了不同Mg、Mn含量的5083铝合金,采用室温拉伸、硬度测试和剥落腐蚀等实验,研究了Mg、Mn含量变化对5083显微组织、力学性能和耐腐蚀性能的影响,得到了最优的成分。当Mg含量在4.3%~4.4%,5083的力学性能和耐腐蚀性能较高。Mn含量在0.7%~0.8%,5083力学性能较高;而当Mn含量在0.5%~0.6%时,5083剥落腐蚀程度较低。实验室条件下得到力学性能和耐腐蚀性能优良的5083铝合金的Mg含量为4.38%,Mn含量为0.61%,该成分合金退火状态下的抗拉强度为209.1 MPa,硬度为87 HV,断后延伸率为16.04%,剥落腐蚀等级为PA级。Mg在5083合金中能形成Mg_(2)Al_(3)相,复合相Al-Mg-Cr、Al-Mg-Mn-Fe脆硬相,会降低5083合金塑性和韧性。Mn在5083中能形成AlMn_(0.75)Fe_(2.25)、Fe_(19)Mn等相,Al-Mg-Mn-Fe、Al-Mn-Fe-Si、Al-Mn-Fe复合相与Al基体间的界面为剥落腐蚀的主要根源。     

合金元素对7xxx系铝合金力学性能和晶间腐蚀性能的影响

采用正交试验法研究了Mg、Cu、Zn三种元素对7xxx系合金双级时效后力学性能和晶间腐蚀性能的影响趋势,结果表明：Mg元素的含量对合金强度的影响最大,Zn元素次之,Cu元素的影响最小;Zn元素的含量对合金延伸率和晶间腐蚀深度的影响最大,Cu含量的影响次之,Mg元素的影响最小。为获得最优综合力学性能和晶间腐蚀性能,优化后的合金成分为：Mg1.9%,Cu 0.2%,Zn 6.2%,此合金的屈服强度达到411 MPa,抗拉强度达到437 MPa,延伸率达到15.0 %,晶间腐蚀等级达到2级。     

RRA热处理对Al-Zn-Mg-Cu合金力学性能和抗剥落腐蚀性能的影响

通过力学性能、剥落腐蚀性能测试,研究回归再时效(RRA)热处理对合金力学性能、剥落腐蚀性能的影响,通过透射电镜观察分析微观组织与合金性能之间的关系。实验研究结果表明:T6态下,合金的强度较高,但其抗剥落腐蚀性能较差;经过RRA热处理后,合金的抗剥落腐蚀性能提高,峰值强度较T6态没有下降;经过RRA处理(100℃/24 h预时效+170℃/120 min回归+100℃/24 h再时效)后,合金的晶内析出相较为粗大,但其强度较高,抗拉强度、屈服强度分别是623 MPa、554 MPa,合金的晶界析出相η相粗大且不连续分布,对应了较好的抗剥落腐蚀性能,显示了较好的综合性能。     

5083铝合金搅拌摩擦焊缝的剥落腐蚀性能

采用溶液浸泡法研究了5083铝合金及其搅拌摩擦焊焊缝的剥落腐蚀性能.借助光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜及电化学工作站分析了焊缝和母材的微观组织、剥落腐蚀形貌、极化曲线及电化学阻抗谱.结果表明,浸泡腐蚀后焊缝出现轻微点蚀,而母材点蚀严重并显现局部起皮剥落,腐蚀裂纹沿晶开裂;腐蚀评级和电化学阻抗谱均可说明焊缝的耐剥落腐蚀性能好于母材,同时极化曲线也说明焊缝的腐蚀敏感性低于母材.带状晶粒等轴化,棒状的第二相细化及分布均匀化,位错密度的减小是焊缝耐剥落腐蚀性能强于母材的主要原因.     

晶粒组织对7475铝合金晶间腐蚀性能的影响

采用金相显微镜、透射电镜、腐蚀浸泡试验和极化曲线测试研究了晶粒组织对7475铝合金抗晶间腐蚀能力的影响。结果表明: 部分再结晶较完全再结晶的7475铝合金有更正的腐蚀电位, 更小的腐蚀电流, 以及更小的晶间腐蚀深度; 因此具有更好的抗晶间腐蚀能力。部分再结晶的7475铝合金中再结晶区域与未再结晶区域在法向上呈层状分布, 未再结晶组织中包含大量的亚晶界, 一定程度延缓晶间腐蚀的发展, 从而提高合金的抗晶界腐蚀能力。     

不同峰时效处理后Al-Cu-Mg-Ag合金的显微组织和晶间腐蚀性能

通过维氏硬度试验、拉伸试验、晶间腐蚀试验、极化曲线试验以及透射电镜和扫描电镜观察,研究了不同峰时效状态(165℃/16 h、180℃/6 h和190℃/2 h)下Al-Cu-Mg-Ag合金的力学性能、显微组织和晶间腐蚀性能的差异。研究结果表明:3种峰时效状态下,180℃/6 h时效状态合金的Ω相和θ′相总数量密度最高,其抗拉强度和屈服强度分别为513.6 MPa和463.4 MPa。当时效温度达到190℃时,θ′相迅速粗化从而抑制Ω相的析出,降低了Ω相的数量密度。另外,不同峰时效状态的无沉淀析出带(PFZ)宽度从大到小依次为:180℃/6 h190℃/2 h165℃/16 h。由于在晶间腐蚀过程中,PFZ作为阳极优先被腐蚀,因此180℃/6 h时效状态合金的抗晶间腐蚀性能最差,而165℃/16 h时效状态合金的抗晶间腐蚀性能最好。     

不同峰时效处理后Al-Cu-Mg-Ag合金的显微组织和晶间腐蚀性能

通过维氏硬度试验、拉伸试验、晶间腐蚀试验、极化曲线试验以及透射电镜和扫描电镜观察,研究了不同峰时效状态(165 ℃/16 h、180 ℃/6 h和190 ℃/2 h)下Al-Cu-Mg-Ag合金的力学性能、显微组织和晶间腐蚀性能的差异。研究结果表明: 3种峰时效状态下,180 ℃/6 h时效状态合金的Ω相和θ'相总数量密度最高,其抗拉强度和屈服强度分别为513.6 MPa和463.4 MPa。当时效温度达到190 ℃时,θ'相迅速粗化从而抑制Ω相的析出,降低了Ω相的数量密度。另外,不同峰时效状态的无沉淀析出带(PFZ)宽度从大到小依次为: 180 ℃/6 h>190 ℃/2 h>165 ℃/16 h。由于在晶间腐蚀过程中,PFZ作为阳极优先被腐蚀,因此180 ℃/6 h时效状态合金的抗晶间腐蚀性能最差,而165 ℃/16 h时效状态合金的抗晶间腐蚀性能最好。     

5083铝合金搅拌摩擦焊缝应力腐蚀行为

在慢应变速率拉伸试验机上,分别测定了5083-H321铝合金板材及其搅拌摩擦焊焊缝在空气和3.5%NaCl溶液中的应力-应变曲线;借助光学显微镜、显微硬度仪、动电位扫描仪及扫描电子显微镜分析了焊缝和母材的微观组织、硬度分布、极化曲线及应力腐蚀断口的微观形貌.结果表明:焊缝的断裂强度及表层硬度分别达到母材强度及硬度的96%和90%,伸长率超过母材的2倍;应力腐蚀敏感指数低于母材;焊缝应力腐蚀断口呈现与母材断口不同的混合型断裂形貌.焊缝的细晶组织及第二相溶解是其抗应力腐蚀性能优于母材的本质原因.     

微量Cu元素对Al-Zn-Mg合金力学性能及剥落腐蚀性能的影响

采用室温拉伸、剥落腐蚀浸泡、电化学测试等方法研究了微量Cu元素对Al-Zn-Mg合金力学性能及剥落腐蚀性能的影响,并结合扫描电子显微镜、透射电子显微镜等手段分析了其机理。结果表明:Cu元素含量由0增加到0.18%,合金晶内η'强化相(MgZn₂)体积分数由13.34%增至26.42%; 合金抗拉强度由383.2 MPa增至407.0 MPa; 晶界相分布更加连续,间距由37.5 nm降至11.3 nm; 合金耐剥落腐蚀性能降低,最大腐蚀深度由30.08 μm增至228.62 μm。     

非等温时效对2A14铝合金晶间腐蚀和力学性能的影响

通过拉伸测试、晶间腐蚀实验、极化曲线分析,以及光学显微镜、透射电镜分析等手段,研究了非等温时效工艺对2A14铝合金力学性能、抗晶间腐蚀性能和显微组织的影响。结果表明：相比于T6峰时效,合金经非等温时效处理后,晶内尺寸细小、分布弥散的亚稳θ'相数量增多,合金的硬度和强度提高; 沿晶界处析出的θ'(θ)相尺寸增大,不连续程度增加,使得合金的抗晶间腐蚀性能得到提升。     

晶界特征对7020铝合金腐蚀行为的影响

研究了不同晶粒组织的7020铝合金挤压型材表层和中心层的腐蚀性能变化规律。利用透射电子显微镜分析了不同晶界的析出特征,并根据相邻晶粒的选区电子衍射花样计算了晶界取向差,建立了晶界取向差与晶界析出特征之间的定量关系。结果表明: 大角度晶界上的析出相尺寸、间距以及无沉淀析出带(PFZ)宽度均大于小角度晶界上的。小角度晶界上的析出相尺寸和PFZ宽度随晶界取向差增加而增加。含较高小角度晶界比例的中心层试样比表层试样的局部腐蚀抗性更好,由表层至中心层,小角度晶界比例增加了30.04%,晶间腐蚀最大深度从22.67 μm降至2.80 μm,剥落腐蚀最大深度从436.52 μm降至353.01 μm。     

7A04铝合金高压开关部件剥落腐蚀分析及解决措施

对产生剥落腐蚀的7A04铝合金开关拐臂进行了形貌及组织分析、硬度试验、剥落试验。研究结果表明,晶界大量散布的链珠状Mg(Zn,Cu,Al)₂相是造成拐臂发生腐蚀的主要原因。表面处理及热处理表明,双级时效后样品的硬度大约为170~185HV,而双级时效+喷丸处理后的表层100 μm区域的表面硬化更为明显,硬度提升至260HV;经过喷丸+双级热处理以后的样品抗剥落腐蚀性能最优,为PB级,可满足服役要求。