铝合金应力腐蚀机理及研究方法

1前言铝合金在腐蚀介质和拉应力同时作用下产生的开裂,称为应力腐蚀开裂[1,2](SCC).自上世纪初开始使用铝合金以来,其应力腐蚀开裂一直广受关注.纯铝的耐蚀性非常好,但是其强度和硬度很低.采用Zn、Mg、Cu、Li等元素合金化后,铝合金的强度及硬度得以提高.然而,当Al处在海水中或工业环境中     

应力腐蚀机理和基于FEM的应力腐蚀裂纹扩展模拟技术的研究进展

本研究总结了应力腐蚀研究的5个经典理论:活性通路理论、钝化膜破坏理论、氢脆理论、腐蚀产物楔入模型和环境破裂三阶段理论。详细介绍了最为广泛接受的钝化膜破坏理论,在此基础上,从单一参数计算和应力腐蚀裂纹扩展模拟两个方面着重介绍了基于有限元方法对应力腐蚀裂纹扩展的研究方法和技术,单一参数计算可以满足获取应力腐蚀裂纹扩展预测模型关键参数,但是将裂纹尖端认为是一个点的假设存在不合理,应力腐蚀裂纹扩展模拟可以将载荷和环境因素综合考虑在内,但还仍然不能仿真出裂纹微观扩展现象。研究结合实践总结提出了应力腐蚀裂纹扩展模拟的工程技术方法,讨论了有限元技术在应力腐蚀研究方面不能实现微观物理过程、时间相关性等存在的问题,指出了基于应力腐蚀时间相关性的应力腐蚀裂纹扩展模拟研究是应力腐蚀破坏预防及预测研究工作的重点。     

海洋工业大气环境下应力腐蚀开裂机理分析

海洋工业大气环境下应力腐蚀开裂由于其发生环境的特殊性,可以将这种开裂机理归于一种氢致开裂型应力腐蚀开裂。本文通过对金属表面氢原子的形成以及氢原子渗透进入金属内部两个过程的分析,阐述了海洋工业大气环境下应力腐蚀开裂的机理,并分析了影响海洋工业大气环境下应力腐蚀开裂的各种因素。     

韧性体应力腐蚀机理模型

工业上常见的应力腐蚀(SCC)是一种具有低应力脆性解理特征的失效模式,同时SCC机理一直是近百年来的科学难点和研究热点。结合最新研究进展,综述了韧性体SCC机理模型。宏观上,SCC通常由敏感材料、特定环境和应力三因子构成,其失效准则遵循Griffith理论。微观上,重点分析了近几十年提出的SCC机理的构型、适用性和局限性。大体上,SCC微观机理主要包括滑移溶解模型、择优溶解模型、膜致解理模型、腐蚀促进塑性变形模型和环境断裂一致性模型。尽管各模型对SCC的物理化学本质尚存争议,但从阳极溶解到膜破裂、位错滑移到脆性解理、氢的促进作用到电负性粒子的耦合作用,各模型对SCC的认识已逐步深化,已深入至原子尺度,具有重要理论意义和应用价值。此外,还展望了SCC前沿科学与应用前景。     

铝合金应力腐蚀破裂的机理（2）：1980—1989年文献综述

4 Al-Zn-Mg合金(7×××) 4.1 氢致破裂理论据Gruhl(1978)报道,他所在研究所的多次电镜研究表明:“无析出区的宽度、晶界析出相的尺寸和分布状况对脆性断裂倾向性和SCC敏感性都不产生影响。”他认为,在拉应力作用下,氢向晶界扩散会降低晶界的固有强度。当Zn/Mg比为2.7～3时,合金的抗SCC性能最佳。 Hardie、Holroyd和Parkins(1979)对不同预暴露条件下的7179-T651工业合金试样进行了拉伸试验。将试样在70℃自来水     

镁合金应力腐蚀机理电子理论研究

利用大角重位点阵模型,建立了镁合金[0001]对称倾斜晶界原子集团,应用实空间的连分数方法计算了合金元素铝在晶界的偏聚能,晶界处铝原子间相互作用能和不同体系的费米能级,讨论了铝在晶界的偏聚行为,铝原子间的相互作用与有序化的关系及镁合金晶间应力腐蚀的物理本质。计算结果表明：铝原子偏聚于晶界,且主要偏聚于晶界的原子密集区;铝原子间相互排斥,因此在晶界区形成有序相;有序相的费米能级低于镁晶粒,其腐蚀电位较高,构成镁晶粒的腐蚀原电池的阴极,在应力作用下,使镁合金发生晶间应力腐蚀。     

递归法研究钛合金应力腐蚀机理

利用递归法(Recursion)计算了α-Ti中刃位错及裂纹区的电子结构(Fermi能级、结构能、环境敏感镶嵌能等),计算并分析了合金元素Mo,V对α-Ti与β-Ti相原子结合能的影响.结果表明:氢原子在位错处的环境敏感镶嵌能较低,易于在位错处聚积,形成氢原子气团.裂纹尖端Fermi能级高于裂纹其他区域,电子从裂纹尖端流向裂纹其他区域造成电位差,在电解质作用下裂纹尖端阳极分解腐蚀.拉应力与裂纹处的氢气压使裂纹解理或沿晶延伸,促进应力腐蚀的发展.合金元素Mo,V有利于α-Ti合金中β相的形成,阻止裂纹在α相中扩展,提高合金应力腐蚀抗力.     

铀合金的大气腐蚀和应力腐蚀研究

概述了U-0．75Ti铀合金在典型大气环境中长期曝露和贮存时的腐蚀行为及应力腐蚀敏感性研究的一些主要结果，得到了铀合金在长期贮存条件下，能够长期保持极低的腐蚀速率和不存在明显的大气应力腐蚀的重要规律。讨论了铀合金在不同环境条件下的大气腐蚀的主要特点、规律和环境影响；讨论了铀合金大气应力腐蚀的特点、对环境条件的依存关系和有关的原因。     

Al-Zn-Mg-Cu系铝合金中不同区域电子结构及应力腐蚀机理分析

利用计算机编程建立了Al--Zn--Mg--Cu合金 (7175铝合金) 中α--Al, η相及α--Al大角度晶界原子集团模型, 采用递归法计算 合金中Zn, Mg, Cu和H的环境敏感镶嵌能、原子间相互作用能、Fermi能级和态密度等电子结构参数, 分析了合金的应力腐蚀机理. 计算 结果表明: Mg, Cu和H容易在晶界偏析. Mg对H具有吸引作用, 促进H在晶界偏析, 引起晶界氢脆; Zn增大晶界与晶内的电位差, 降低合 金抗腐蚀性; Cu能减小晶界与晶内Fermi能级差, 降低晶界与晶内的电位差, 具有减缓合金腐蚀的作用. 计算结果还表明: η相的Fermi能 级最高, 腐蚀过程中作为阳极优先溶解. 由于η相俘获H, 当晶界析出断续η相时可减弱晶界H的偏析, 提高抗腐蚀性; 但晶界连续分布η相则形成腐蚀通道, 加速腐蚀进程.     

应力腐蚀裂纹试验研究

通过对聚合釜应力腐蚀裂纹附近材质的硬度、金相组织进行试验制定等方法，指出了压力容器应力腐蚀的特征及产生的原因。     

管线钢应力腐蚀影响因素的研究进展

综述了应力腐蚀开裂的主要影响因素研究现状;详细介绍了应力腐蚀开裂的类型和特点;分析了力学因素（应力和应变速率）和环境因素（侵蚀性离子、pH值、温度、溶解氧和外加电位）对管线钢应力腐蚀开裂的影响;总结了目前研究存在的问题,并提出了研究发展方向.     

侯8-11井套管腐蚀开裂分析

对侯8-11井发生腐蚀开裂的套管进行化学成分分析、盎相结构及残余应力分析。结果表明，该油井套管腐蚀开裂是由外向内发展的．其主要原因是腐蚀介质中的Cl-、HCO2-和H2S及表面残余应力共同作用引起的应力腐蚀。     

环境断裂机理及控制措施

依据作者所在集体的研究结果,对材料环境断裂这种事故,仿医学,先简述“机理”,然后从事例介绍“控制措施”,这类似于“病理”及“医治案例”。     

IncoMAPAl—9052合金在3.5%NaCl溶液中的应力腐蚀行为

采用双悬臂梁试样,实验研究了IncoMAP Al-9052合金在3.5％NaCl溶液中的应力腐蚀开裂(SCC)行为。结果表明该种合金的裂纹扩展机制有别于常规的铝合金。其初期阶段的裂纹扩展过程可划分为三个阶段,在每一阶段的裂纹扩展机制可能是不同的,但其裂纹扩展的主要机制为氢脆。     

石化行业若干应力腐蚀事例分析

通过典型事例以及有关腐蚀数据统计分析，论证应力腐蚀失效在化工生产中的危害，同时提出一些改进措施和控制方案。     

双相不锈钢在应力腐蚀开裂过程中的选择性腐蚀

铁素体－奥氏体双相不锈钢在Ｈ２Ｓ－Ｃｌ－Ｈ２Ｏ系统呵发生应力腐蚀开裂行为,为研究其开裂原因,用金相显微镜、电子探针、扫描电子显微镜等手段断裂试样进行分析。结果表明：在应力腐蚀开理解的过程中存在奥氏体相或铁素体相的选择性腐蚀;改变系统的ＰＨ值和Ｃｌ含量可使由铁素体和奥氏体构成的微电池的极性发生转变。     

X70管线钢焊缝应力腐蚀破裂的研究

采用慢应变速率试验、扫描电镜试验研究了X70管线钢焊缝拉伸试样在通5％CO2 95％N2的NS4溶液中的应力腐蚀破裂(SCC)敏感性。结果表明断口和柱面SCC裂纹均发生在热影响区(HAZ)。施加阴极电位时，在试样断口观察到明显的准解理断裂特征，断口和柱面有穿晶SCC裂纹。在自腐蚀电位和阳极电位条件下，SCC敏感性很低。在所研究的电位区间，总体趋势是随电位正向增加，断面收缩率、断裂时间和延伸率增加，而断口部位SCC裂纹平均扩展速率减少、即SCC敏感性降低。并利用显微组织变化和电化学理论分析了焊缝试样HAZ的SCC机理。     

不锈钢在海洋环境中的环境敏感断裂研究进展

介绍了几种不锈钢应力腐蚀开裂的机理,综述了研究应力腐蚀开裂和氢脆的方法,同时提出了不锈钢环境敏感断裂的控制方法。     

氢致开裂和应力腐蚀机理的前沿问题

本文对各种氢致开裂和应力腐蚀机理进行了评述。指出,把氢促进局部塑性变形和弱键理论以及氢压理论联合起来就有可能发展新的氢致开裂机理;必须深入研究阳极溶解对位错发射,增殖和运动的影响才能提出合理的阳极溶解型应力腐蚀的机理。     

PH13-8Mo钢在3.5%NaCl水溶液中应力腐蚀性能研究

研究了PH13 8Mo钢在 3 .5 %NaCl水溶液中的应力腐蚀敏感性。研究表明 ,PH13 8Mo钢具有较好的抗应力腐蚀性能 ,其应力腐蚀断口形貌为穿晶型 ,并有二次裂纹