铝合金在盐水环境中腐蚀性能的电化学研究

为了深入研究温度对铝合金材料的腐蚀行为和机理,采用盐水腐蚀方法研究了其在高温条件下的电化学特性及腐蚀机理.选用7A04和5A06铝合金作为研究对象,在质量分数为3.5%的氯化钠溶液中,利用增重法、蔡司显微镜并结合电化学测试方法研究了其在20~80 ℃范围内的腐蚀性能,分析了腐蚀产物的微观形貌,探讨了腐蚀机理.结果表明：两种铝合金试样的腐蚀速率均随温度升高而增大.在Tafel极化曲线图中,对于同一种铝合金,自腐蚀电位随腐蚀温度增加向负方向移动,自腐蚀电流密度和年腐蚀深度随腐蚀温度增加而减小.对同一腐蚀温度下的两种铝合金,5A06铝合金自腐蚀电位低于7A04铝合金,腐蚀电流密度和年腐蚀深度均小于7A04铝合金.电化学阻抗图谱中,两种铝合金在不同条件下的Nyquist图均存在一个容抗弧,极化电阻随腐蚀温度增加而减小.对于同一种铝合金,在3.5%氯化钠溶液中的腐蚀速率会随着温度的升高而增大;在同一腐蚀温度下,5A06铝合金比7A04铝合金更容易发生腐蚀,但腐蚀速率比7A04铝合金慢.     

电极极化对铝合金应力腐蚀断裂敏感性的影响

为了探讨极化对铝合金应力腐蚀断裂(SCC)敏感性的影响,采用慢应变速率拉伸技术研究了不同恒电位极化条件下7075T6,7075T7351,7075RRA铝合金的应力腐蚀行为.结果表明,在-1 200～-735 mV(vs SCE)电位范围内,无论是阳极极化还是阴极极化,甚至弱极化,都会增加7075铝合金在3.5% NaCl溶液中的应力腐蚀断裂敏感性,无论哪一种热处理状态的7075铝合金在极化电位下的ISSRT均明显高于腐蚀电位下的ISSRT.同时,有阴极极化时ISSRT值随电极极化增强而减小,阳极极化时ISSRT 值有随电极极化增强而增大的趋势.但不同热处理状态的7075铝合金受极化电位的影响程度不同.由此认为,阳极溶解和氢效应都是导致7075铝合金应力腐蚀开裂的重要因素,电化学保护方法并不适用于7075铝合金应力腐蚀断裂的防护.     

7xxx系铝合金应力腐蚀的控制

综述了7xxx系铝合金的应力腐蚀开裂机理(Stress corrosion cracking)与影响因素。应力腐蚀开裂机理主要有阳极溶解理论、氢致理论与"相变-Mg-H"理论。适当的固溶工艺与时效工艺可以提高铝合金的抗应力腐蚀性能;铝合金的应力腐蚀开裂敏感性随水蒸气中氧含量的增加而提高,含有Cl-、Br-和I-的水溶液会加快铝合金的应力腐蚀开裂的裂纹扩展速率。     

7A52铝合金焊接件应力腐蚀性能评价

应用慢应变速率拉伸应力腐蚀实验方法和恒载荷拉伸应力腐蚀实验方法评价了7A52铝合金焊接试样的应力腐蚀(SCC)敏感性,并对断口微观形貌进行了分析.结果表明:使用5A56焊丝,采用金属焊条惰性气体焊接(MIG)工艺双面焊制成7A52焊接件应力腐蚀敏感性比较低,具有较好的抗应力腐蚀开裂性能;但当使用环境温度较高、施加应力大于90％σp0.2时,也有可能发生应力腐蚀开裂.断口微观分析表明焊接部位普遍存在气孔;高温或高应力下产生SCC开裂的断口存在明显的二次裂纹,并且随着应力水平的增加,二次裂纹增大.     

7B04铝合金超塑性变形行为

针对7B04铝合金开展了变形温度为470~530℃,应变速率为0.0003~0.01s~(-1)的高温超塑性拉伸实验,研究了材料的超塑性变形行为和变形机制。结果表明,7B04铝合金的流动应力随着变形温度的升高和应变速率的降低而逐渐减小,伸长率随之增加;在变形温度为530℃,应变速率为0.0003s~(-1)时,7B04铝合金的伸长率达到最大1105%,超塑性能最佳;应变速率敏感性指数m值均大于0.3,且随变形温度的升高而增加;在500~530℃的变形温度范围内,m值大于0.5,表明7B04铝合金超塑性变形以晶界滑动为主要变形机制;变形激活能Q为190kJ/mol,表明7B04铝合金的超塑性变形主要受晶内扩散控制;7B04铝合金超塑性变形中在晶界附近有液相产生,且适量的液相有利于提高材料的超塑性能。     

20钢在H2S溶液中的应力腐蚀开裂行为研究

采用电化学极化、慢应变拉伸、外加极化电位等方法对20钢在饱和H2S溶液中的应力腐蚀及其预防措施进行了研究.研究结果表明,20钢在饱和H2S水溶液中具有很高的应力腐蚀敏感性;在饱和H2S水溶液中对20钢进行适当的阳极或阴极极化均可降低20钢的应力腐蚀开裂敏感性,但阳极极化效果最为明显;在饱和H2S水溶液中添加咪唑啉缓蚀剂、硫脲-吡啶复配缓蚀剂都能显著降低20钢的应力腐蚀开裂敏感性.     

CF8611/AC531复合材料的电化学特性及其与7B04-T74铝合金的电偶腐蚀仿真

本工作设计了CF8611/AC531复合材料的正面(FS)试件和侧面(SS)试件及其在3.5%NaCl+12.5%Cu2SO4电解液中的极化试验。借助电化学工作站、扫描电镜和能谱仪等设备,测量了CF8611/AC531复合材料、7B04-T74铝合金在不同环境条件下的极化曲线及二者的电偶腐蚀参量,观察了极化前后CF8611/AC531复合材料、电偶腐蚀后7B04-T74铝合金的微观形貌,分析了FS试件在含Cu~(2+)电解液中极化后表面的物质成分。基于稳态腐蚀场和参数化扫描技术,使用Comsol软件建立了在磨损状态下CF8611/AC531复合材料与7B04-T74铝合金的电偶腐蚀动态模型。结果表明:CF8611/AC531复合材料性能稳定,但原始加工表面存在碳纤维裸露缺陷;阴极反应速率与碳纤维裸露面积密切相关,根据试验结果划分了复合材料表面的活性阴极区和惰性阴极区;在电偶腐蚀中,7B04-T74铝合金的主要腐蚀形式为点蚀,未见复合材料失效;建立的电偶腐蚀模型有效、可用,总电偶电流与碳纤维裸露面积呈正线性相关,关系式为Ig=(2.794 1S+62.994)×10~(-7) A;当SFS∶SSS=5.53∶1时,FS试件和SS试件对7B04-T74铝合金试件的电偶效应相同。     

7075铝合金的力学与电化学交互作用

用慢应变速率拉伸(SSRT)技术研究了7075铝合金在应力腐蚀过程中的力学与电化学交互作用.结果表明,外加极化会提高7075铝合金的应力腐蚀敏感性,这种通过极化而改变铝合金表面电化学反应从而影响断裂应力的现象是一种电化学-力学效应.然而,对于不同热处理状态的7075铝合金,外加极化对敏感性的影响程度不同.增加拉伸应力,7075-RRA铝合金的阳极极化曲线略向正移,滞后环面积扩大,但并不显著.这种拉伸应力对极化曲线的影响是一种力学-电化学效应,有利于应力腐蚀裂纹的扩展.铝合金在应力腐蚀过程中的电化学作用和力学作用是交互的,彼此促进的.     

7A04铝合金应力腐蚀敏感性及裂纹萌生与扩展行为

采用相移和电化学阻抗谱相结合的方法研究慢应变速率拉伸过程中7A04铝合金在pH=1,4,7,12的3.5%NaCl溶液中应力腐蚀裂纹的萌生和扩展规律,并利用电化学噪声法验证该方法的可行性。结果表明:溶液腐蚀性越强,7A04铝合金的应力腐蚀开裂敏感性越大;pH=1条件下,相移法测得裂纹在1h时开始萌生,在4.5h明显扩展,由电化学阻抗谱分析得到裂纹的萌生和扩展不是连续的,而是分阶段进行;电化学噪声法的测试结果为裂纹在3000~5000s时开始萌生,在13500~22500s扩展明显,伴随出现明显周期性的电流和电位噪声峰。     

极化电位对超级13Cr钢应力腐蚀开裂行为的影响

采用慢应变速率拉伸(SSRT)应力腐蚀开裂(SCC)的实验方法,通过应力应变(σ-ε)曲线、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)和X射线衍射分析(XRD)等手段分析了不同极化电位下超级13Cr钢在NaCl溶液中的力学性能、腐蚀形貌、腐蚀产物和应力腐蚀开裂敏感性指数(Iscc),研究了极化电位对其抗SCC性能的影响。结果显示:随极化电位的升高,超级13Cr钢在5%NaCl溶液中的Iscc增大,其抗SCC性能降低;当极化电位低于-150mV时,超级13Cr钢的应力腐蚀程度较轻,抗SCC性能较好;当极化电位高于-90mV时,其应力腐蚀程度严重,抗SCC性能较差。     

铈离子对高强铝合金应力腐蚀开裂的缓蚀作用

基于慢应变速率拉伸实验(SSRT),采用恒电流极化、电化学噪声(ECN)与电化学阻抗(EIS)等方法,研究7A04铝合金在3.5%(质量分数)NaCl水溶液中的应力腐蚀开裂(SCC)行为以及Ce~(3+)对其SCC的缓蚀作用,探讨Ce~(3+)对裂纹孕育与发展过程的抑制机理。结果表明:无论是阳极还是阴极极化,均会促进7A04的SCC倾向,前者增加了裂尖的阳极溶解,后者则加速了裂尖的氢脆效应。Ce~(3+)的加入能延缓7A04的SCC断裂时间,但其有效性仅限于裂纹的萌生阶段。由于Ce~(3+)能够抑制铝合金表面的亚稳态点蚀发育和长大,因而使裂纹的孕育时间显著延长,降低了SCC的敏感性。不过一旦裂纹进入扩展阶段或者试样表面有预裂纹,则由于Ce~(3+)很难迁移到裂纹尖端或在裂尖区难以成膜,不能对裂纹的生长起到有效抑制作用,因而无法降低7A04的SCC发展速率。SEM分析表明7A04铝合金光滑试样SCC主要源于亚稳态或稳态点蚀的诱导作用。     

用低应变速率方法测定919铝合金的应力腐蚀敏感性

用低应变速率方法测定了３种热处理状态的９１９铝合金的应力腐蚀敏感性，结果表明，３种状态合金的应力腐蚀敏感性顺序与在恒载荷试验中获得的结果具有很好的相关性。因而，低应变速率方法适用于９１９及其同类合金的应力腐蚀性能研究。     

国产管线钢的环境开裂性能研究

采用电化学测试和慢应变速率实验(SSRT)研究了国产X70管线钢在近中性pH和高pH溶液中的应力腐蚀破裂(SCC)行为.结果表明,X70钢在高pH溶液和近中性pH溶液中的阳极极化曲线表现出明显的差异:在高pH溶液中有明显的活化-钝化转变而在近中性pH溶液中则无;在近中性pH溶液中,X70管线钢的开裂模式是穿晶型的,具有准解理特征,并且随着外加阴极电位的降低,SCC敏感性增加,氢致破裂占主导;随温度的下降以及溶液中CO2含量的增加,溶液pH值降低,SCC敏感性增加.在高pH溶液中,在阴极极化时,X70钢表现出与在近中性pH溶液中类似的破裂行为和特征,即SCC敏感性随电位降低而增大,裂纹数目少而大,裂纹易扩展;但在阳极极化时,裂纹数目多而小,易萌生但难扩展.在2种溶液中阳极极化时,均存在SCC敏感电位区.     

LC4高强铝合金的慢应变速率拉伸试验

采用慢应变速率拉伸 (SSRT)技术测试了LC4铝合金在空气和质量分数为 3.5 %的NaCl溶液中的应力腐蚀断裂 (SCC)行为 .研究了应变速率对铝合金SCC行为的影响和氢在LC4高强铝合金应力腐蚀断裂过程中的作用 .试验结果表明 ,LC4合金具有SCC敏感性 ,在潮湿空气中发生应力腐蚀断裂 ,而在干燥空气中不发生应力腐蚀断裂 .对于长横取向的LC4铝合金试样 ,在应变速率为 1.331× 10 6s 1时 ,其SCC敏感性比应变速率为 6 .6 5 5× 10 6s 1时的敏感性大 .在潮湿空气和阳极极化条件下 ,铝合金的应力腐蚀断裂机理是以阳极溶解为主 ,氢几乎不起作用 .在预渗氢或阴极极化条件下 ,氢脆起主要作用 ,预渗氢时间延长可加速LC4合金的应力腐蚀断裂 .     

40Cr钢在海水中抗应力腐蚀的快速评价

采用慢应变速率拉伸试验(SSRT),对40Cr钢在海水中的应力腐蚀开裂(SCC)敏感性进行评价,并结合快慢扫描极化及电化学噪声监测对其在海水中的腐蚀行为进行研究.结果表明:40Cr钢回火后含有粒状渗碳体,在海水中SCC敏感性很小,即在海水中具有较强的抗应力腐蚀能力,噪声电阻倒数1/R<,n>的变化与拉伸试样的不同阶段能...     

Hydrogen embrittlement susceptibility of over aged 7010 Al-alloy

Slow strain rate testing (SSRT) was carried out on over aged 7010 Al-alloy in laboratory air, glycerin and 3.5 wt.% NaCl solution with and without cathodic charging to study the hydrogen embrittlement susceptibility of the alloy in over aged condition. It was found that the over aged alloy exhibited high resistance to stress corrosion cracking (SCC) than hydrogen embrittlement (HE). The high SCC resistance is due to the modification in the grain boundary precipitate morphology and chemistry due to over aging, however it is suggested that the dislocations in the alloy are not completed annealed during over aging to arrest HE.     

7A04铝合金应力腐蚀过程中裂纹萌生和扩展规律研究

为了研究不同拉伸速率对应力腐蚀敏感性及应力腐蚀过程(SCC)中裂纹萌生与扩展规律的影响,本文选用7A04铝合金在3.5%wt NaCl溶液中进行慢应变速率拉伸实验(SSRT),采用扫描电子显微镜(SEM)、体式显微镜、电化学方法、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)等方法进行研究;提出一种原位预测裂纹萌生和扩张的新方法即相移与电化学阻抗谱相结合的方法来系统研究应力腐蚀过程(SCC)中裂纹萌生和扩展规律.结果表明:当拉伸速率为3.0 um/min时,在3 h附近裂纹开始萌生,在8 h附近裂纹发生明显扩展;通过高分辨透射电子显微镜(HRTEM)对裂纹萌生和扩展机理进行研究,验证了新方法的可行性,推测裂纹的萌生和扩展机理可能是由晶界出产生的析出物引起的.     

SCC of XT0 and Its Deteriorated Microstructure in Simulated Acid Soil Environment

In order to study the stress corrosion cracking (SCC) of X70 pipeline steel and its weld joint in acid soil environment of southeast of China, two simulating methods were used here. The one was to obtain the bad microstructures in heat affected zone by annealing at 1300℃ for 10 min and air cooling to room temperature,the other was to get a series of simulating solutions of the acid soil environment. SCC susceptibilities of X70pipeline steels'before and after being normalized in the simulated solutions were studied by slow strain rate test (SSRT) and microstructural observation of fracture areas. Potentiodynamic polarization curves were used to study the electrochemical behaviour of different microstructures. SCC does occur to both the as-received material and normalized microstructure after heat treatment as the polarization potential decreased. Hydrogen embrittlement (HE) is indicated occurring to all tested materials at -850 mV (vs SCE) and -1200 mV(vs SCE). The SCC mechanisms are different within varying potential range. Anodic dissolution is the key cause as polarization potential higher than null current potential, and HE will play a more important role as polarization potential lower than the null current potential.