基于光纤光栅的铝合金腐蚀监测研究

铝合金腐蚀是导致航空器性能下降的主要原因之一.铝合金腐蚀初期以点蚀为主,体积几乎不改变,结合铝合金腐蚀的这一特点,设计了基于光纤光栅的薄片型和应力束缚型两种腐蚀监测结构,对铝合金腐蚀进行了实验研究.腐蚀发生前,对光纤光栅施加一定预应力,随着腐蚀的发生应力被逐渐释放,通过测量传感波长的漂移量就可以得到铝合金的腐蚀情况.实验表明,基于光纤光栅的腐蚀监测结构能够真实的反应铝合金的腐蚀情况,并且光纤光栅本身具有体积小、抗电磁干扰、耐腐蚀的特点,非常适合于航空器的铝合金腐蚀监测.     

海洋环境下铝合金腐蚀与防护的研究进展探析

铝合金因具有较好的耐蚀性能和加工性能,并且本身也具有质量轻、强度好等优点,在海洋船舶和海洋工程装备等领域得到了非常广泛的应用。随着对海洋资源的探索,船舶及海洋工程装备领域迎来了快速发展时期。由于海洋环境的特殊性和复杂性,在深海或者极端环境下铝合金也有广泛应用的可能性,在深海油气勘探和极地航行船舶等设备中,铝合金可以作为结构材料,因其质量轻、耐腐蚀性能好,得到了广泛应用,但存在着诸多腐蚀铝合金的因素,给船舶及海洋工程装备的发展造成严重的影响。基于国内外最新相关研究进展,针对铝合金的种类、腐蚀类型、腐蚀监测技术以及腐蚀防护技术进行了综合分析,探究铝合金在海洋环境中的腐蚀行为以及不同的防腐技术,为将来铝合金在深海或极端海洋工程领域的应用以及改善和提高铝合金防腐技术研究提供借鉴。     

2024铝合金表面沉积Si-DLC薄膜的冲刷腐蚀行为研究北大核心CSCD

为改善2024铝合金在富含Cl-的流动海水中的耐腐蚀性能,采用等离子体增强化学气相沉积技术,在2024铝合金表面沉积掺硅类金刚石(Si-DLC)薄膜,利用扫描电镜和电化学工作站对流动海水环境下冲刷不同时间的铝合金及Si-DLC薄膜进行表面形貌和耐蚀性能进行研究,并对相关腐蚀机理进行了讨论。结果表明,冲刷过程中未沉积Si-DLC的铝合金发生严重的腐蚀,而沉积了Si-DLC薄膜的试样并未发生严重腐蚀,薄膜发生少量裂纹,同时生成了硅氧化物保护铝合金。在本实验中,沉积了Si-DLC薄膜的2024铝合金的耐蚀性能明显好于2024铝合金。     

表面冲击改善铝合金搅拌摩擦焊接头应力腐蚀抗力的研究进展

铝合金广泛应用于航空航天、高速列车等新型装备,搅拌摩擦焊是这些装备的重要制造方法之一。然而,这些焊接结构在建造、服役过程中往往受到腐蚀环境的影响,在外力或残余应力耦合作用下极易发生应力腐蚀。诸多研究证实表面冲击技术可以提高铝合金的抗应力腐蚀性能,然而关于其防护机理尚处于推测阶段,至今没有统一定论。从应力腐蚀的力学因素和腐蚀因素两方面出发,剖析表面冲击对材料力学性能和耐腐蚀性能的影响,在此基础上,提出了表面冲击抑制铝合金应力腐蚀作用机制的研究方向,即通过构建关系模型定量表征改性层力学因素和腐蚀因素对接头应力腐蚀抗力的贡献率,可为阐明表面冲击抑制铝合金FSW接头应力腐蚀的关键因素及作用机理奠定基础,并为冲击工艺的优化提供理论支持。     

LB733耐蚀高强铝合金抗海洋大气腐蚀性能研究

本文介绍了ＬＢ７３３耐腐蚀高强度结构铝合金的抗海洋大气腐蚀性能。合金在经过１０年海洋大气腐蚀试验后，除点腐蚀外没有晶间腐蚀，剥落腐蚀和应力腐蚀，强度仍高于合金技术条件要求。在强度损失，延伸率损失，重量损失速率等方面与当前广泛使用的ＬＹ１２（２０２４）合金相比有显著的优越性，在力这性能方面ＬＢ７３３合金显著地高于６０６１合金。试验结果表明，ＬＢ７３３合金具有高的抗海洋大气腐蚀能力，是用于水上飞机和其     

化学镀非晶态Ni-P镀层盐雾腐蚀行为

为了改善铝合金的耐腐蚀能力,利用化学镀在5052铝合金表面制备了非晶态Ni-P镀层,通过SEM、EDS和XRD等手段对Ni-P镀层盐雾腐蚀前后表面-界面形貌、化学元素和物相组成进行了表征,分析了非晶态Ni-P镀层盐雾腐蚀失效机理.研究表明:化学镀Ni-P镀层为非晶态,由直径10～50!m的颗粒组成,颗粒分布比较均匀,界面结合状态良好;Ni-P镀层为高P镀层,其物相以单质Ni和Ni-P相为主;盐雾腐蚀后镀层表面整体耐蚀性强,表面原始缺陷是导致界面局部出现腐蚀坑和镀层脱落的主要原因.     

7075铝合金阳极氧化膜的腐蚀行为

目前,对7075铝合金阳极氧化膜腐蚀行为的研究还不系统.对7075铝合金进行硫酸直流阳极氧化,采用铜加速乙酸盐雾腐蚀试验研究了7075铝合金氧化前后的腐蚀动力学规律,利用扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)和电化学极化曲线法分析了氧化膜的腐蚀行为.极化曲线分析表明:延长腐蚀时间,7075铝合金表面的腐蚀产物会阻碍腐蚀的进行,使腐蚀速率逐渐减小;而阳极氧化试样整体耐蚀性较好,腐蚀较慢.从最大腐蚀深度分析结果可以看出,铝合金原样的最大腐蚀坑整体上要比阳极氧化样的深,腐蚀时间超过7d后原样腐蚀坑深约为阳极氧化样的1.4倍.     

超声滚压对6061铝合金第二相诱发局部腐蚀的影响

采用超声滚压技术(USRP)改变6061铝合金表层，实现不同静压力下USRP对6061铝合金第二相组织的改变，从而提高铝合金的耐腐蚀性能。使用SEM,SKPFM以及激光共聚焦等手段，基于微区电偶腐蚀原理，在考虑溶液阻抗与氧化物阻抗的条件下，得出第二相尺寸与局部腐蚀发展的关联规律，并利用激光共聚焦显微镜原位观察，验证第二相尺寸对局部腐蚀发展的影响。结果表明：当铝合金表层经0.10 MPa静压力滚压时，在3.5%(质量分数)NaCl溶液中的初期自腐蚀电流密度仅为未处理试样的1/15,腐蚀速率降低了93.04%。Mg₂Si相在滚压过程中并未发生显著形态变化，对USRP前后腐蚀性能变化无显著影响。长条状连续分布的AlFeSi相会在USRP作用下细化为微纳尺度的弥散状分布。充分细化后的AlFeSi相会因腐蚀微电池的局部阴阳极面积比减少而减弱电偶腐蚀效应，虽会促进铝合金基体的亚稳态点蚀形核率，但同时也会造成自身的快速溶解。当自溶解发生或在亚稳态蚀孔内壁形成Al₂O₃氧化膜保护时，AlFeSi相对铝合金基体电偶腐蚀效应大幅减弱，从而提...     

铝合金轮毂在典型大气环境中的腐蚀及其防护措施

随着科技发展的日新月异，汽车轮毂也朝着轻量便捷化的方向发展。铝合金因其性能优异，在轮毂上的应用也越来越多，但铝合金轮毂的腐蚀问题仍是一大难题。简述了铝合金轮毂的几种常见腐蚀类型(丝状腐蚀、点腐蚀、晶界腐蚀、应力腐蚀、剥落腐蚀),介绍了大气环境因素对铝合金轮毂腐蚀的影响，描述了不同型号铝合金在国内外典型大气环境下的腐蚀情况和铝合金轮毂采用基体改性和表面处理的防腐措施。     

微弧氧化处理对铝合金钻杆与钢接头电偶腐蚀行为的影响

铝合金钻杆特殊的结构设计使其自身的异金属腐蚀敏感性较强,为了提高其耐腐蚀性能,选用微弧氧化技术(Micro-arc oxidation,MAO)对铝合金钻杆材料进行了表面处理。在构建的钻井盐水泥浆环境下,通过电化学腐蚀试验,测得了铝合金表面处理前后的极化曲线和电化学阻抗。结果表明:MAO涂层的试样具有较正的腐蚀电位、较小的腐蚀电流密度以及较高的阻抗;同时,与30CrMnSiA合金钢耦合,通过失重试验、E-t试验和I-t试验发现,MAO涂层试样与未经处理试样相比失重较小,腐蚀电位、腐蚀电流平稳,未发生大面积点蚀。     

铝合金表面激光熔覆铜镍合金涂层的组织、硬度与耐蚀特性研究

为提升铝合金材料的耐蚀性能,探究铝合金与合金熔覆层间的结合机理,本文利用激光熔覆技术在5083铝合金表面制备了不同Ni含量的铜镍合金熔覆层,并利用扫描电子显微镜、X射线衍射分析、硬度测试与电化学性能测试技术,分析了不同Ni含量的铜镍合金熔覆层相组成与组织形貌、铜镍合金熔覆层与铝合金基体的界面组织形貌,绘制了铝元素扩散曲线,分析了海水腐蚀过程中铜镍合金熔覆层的极化曲线。实验结果表明：所制备的铜镍合金熔覆层形貌良好无缺陷,熔覆层由网络状枝晶组成。对合金熔覆层进行XRD分析发现熔覆层主要由AlNi₃与CuNi两相组成。结合SEM、EDS分析,发现合金熔覆层的网络状枝晶为富铝相,即AlNi₃,晶间相为CuNi相。在硬度测试中,由于AlNi₃硬质相的生成,熔覆层硬度得到了提升且随着铝的向上扩散呈现一定的规律,电化学检测结果表明,铜镍合金熔覆层具有比5083铝合金更高的自腐蚀电位和较小的自腐蚀电流密度,可以有效提升5083铝合金在海水环境中的耐蚀性。     

7075铝合金瞬时腐蚀速率的计算和试验验证

针对铝合金腐蚀平均速率与瞬时速率的差异,根据腐蚀过程中试样横截面的变化与欧姆电阻的对应关系,建立了新的腐蚀速率计算方法.将试样全浸和半浸在腐蚀溶液中,分别测定了7075铝合金电阻随时间的变化,并由腐蚀速率计算公式获得了对应的腐蚀速率与时间的关系.结果表明,全浸6h前铝合金腐蚀速率随时间线性减小,接下来经历一个平坦区,25h后腐蚀速率又稍微增加.推断全浸6h之前铝合金表面主要发生点蚀,接下来是晶间腐蚀,25h之后进入剥蚀的发展期.铝合金半浸于电解液中的腐蚀速率随时间的变化趋势与全浸于溶液中相似.     

6082-T6铝合金搅拌摩擦焊接接头的微区腐蚀行为

国内外有关铝合金的搅拌摩擦焊接(FSW)接头腐蚀性能的研究主要涉及接头的宏观腐蚀行为,对焊缝微区腐蚀行为的报道很少。通过电化学测试、静态失重试验、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)等试验手段研究6082-T6铝合金搅拌摩擦焊接头不同区域的耐腐蚀性能,发现搅拌摩擦焊接试样在焊缝中间区域的耐腐蚀性能最好,其次依次是搅拌针后方和搅拌针前方,母材的耐腐蚀性能最差。6082-T6铝合金母材、搅拌针前方和搅拌针后方发生腐蚀的类型主要为晶间腐蚀和剥落腐蚀,随着时间增加,晶间腐蚀和剥落腐蚀程度加剧,焊缝中间区域基本不发生腐蚀。母材和搅拌针前方晶内沉淀相为针状沉淀相,在晶界附近存在沉淀无析出相;晶界析出相富含Mg和Si元素,晶界析出相和沉淀无析出带之间以及晶内基体与沉淀无析出带之间存在腐蚀原电池,导致腐蚀较严重;搅拌针后方和焊核区由于受到轴肩和搅拌针作用,焊后位错减少,组织细化,降低形成局部腐蚀原电池倾向,导致耐腐蚀性能较好。通过对腐蚀后FSW接头铝合金的微观组织形貌观察,结合试验所得到的微观组织,确定了影响接头腐蚀行为的原因和相应的腐蚀机理,为拓展6082-T6铝合金的运用范围提供理论依据。     

航空用7475-T7351铝合金厚板耐腐蚀性能

研究航空用7475-T7351铝合金厚板晶间腐蚀及剥落腐蚀性能,并利用金相和透射电镜分析该合金的腐蚀行为。结果表明:7475铝合金无明显晶间腐蚀,剥落腐蚀程度由表层的EA级递增至心部EC级。7475铝合金厚板发生剥落腐蚀主要是由于合金为片状组织,同时晶界存在由电偶腐蚀构成的通路,晶界腐蚀产物体积膨胀产生楔入力使晶间腐蚀沿着与表面平行的方向发展并逐步演变为剥落腐蚀。再结晶程度由表层到中心逐渐降低,晶粒长宽比增加,剥落腐蚀倾向增大,导致表层到心部的剥落腐蚀程度增加。     

形变对LY12铝合金应力腐蚀开裂性能的影响

本文研究了不同的形变时效处理对LY12铝合金应力腐蚀开裂性能的影响。利用扫描电镜和透射电镜观察了各种形变时效状态试样应力腐蚀开裂的断口形貌及其微观组织,探讨了形变提高LY12铝合金应力腐蚀开裂抗力的原因。     

Al-Mg-Sc合金的剥落腐蚀性能

采用目视剥落腐蚀敏感性试验考察了微量Sc对Al-Mg合金剥落腐蚀性能和力学性能的影响，不同Mg,Sc含量的Al-Mg合金的剥落腐蚀及力学性能测试表明，合金的剥落腐蚀性能与合金的Mg含量和热处理工艺有很大的关系，Mg含量低于5．5％时合金有很好的抗剥落腐蚀性能，随着Mg含量的增加，合金的强度上升，稳定化温度提高使合金的强度下降，冷加工使合金出现了（220），（311）织构。     

铝合金6082和5083 MIG焊接头的微观组织和性能

对高速列车车体常用铝合金6082与5083板材进行熔化极氩弧焊(MIG)对接,利用光学显微镜和扫描电镜分析异种材料焊接接头的显微组织特点,利用显微硬度计、拉伸试验机和电化学工作站对接头的力学性能和耐腐蚀性能进行测试和分析。研究结果表明,焊缝成型良好,焊缝区由细小的胞状树枝晶和等轴晶构成,熔合线附近为粗大的柱状晶;焊接接头抗拉强度为199.92 MPa,断后伸长率为5.18%,断裂位置在铝合金6082的焊接热影响区(HAZ),为韧性断裂,接头的正弯性能较差,背弯性能良好;铝合金5083侧的热影响区宽为4mm,6082侧的热影响区宽为15mm,接头两侧的硬度分布有明显差别,在6082侧距焊缝中心12.5mm的显微硬度最低为63HV;6082-5083异种铝合金焊缝的耐蚀性能优于母材5083,但比母材6082差。     

铜离子及电位对5083铝合金阴极保护行为的影响

目前有关船体防污涂料中的铜离子及阴极保护电位对铝合金船体的腐蚀电化学研究不够深入。通过极化试验、电化学阻抗谱(EIS)测试及外加恒电位阴极保护试验,并结合腐蚀形貌观察,研究了5083铝合金在有无Cu~(2+)的3.5%NaCl溶液中的极化及腐蚀特性,并结合不同电位下的阴极保护行为,探讨了其阴极保护电位范围。结果表明:防污剂中的Cu~(2+)沉积在铝合金基体表面会造成防腐蚀性能下降,降低铝合金舰船的阴极保护效果,应该避免Cu~(2+)的渗入;阴极保护电位过正,保护效果不佳,会造成铝合金表面发生点蚀,但若阴极保护电位过负,表面会发生析氢腐蚀,因此其合理的阴极保护电位范围为-1.00~-1.10 V(vs SCE)。     

复合材料对LY12CZ铝合金C-环应力腐蚀性能的影响

采用铝合金C-环试样应力腐蚀试验方法，将碳纤维环氧复合材料与LYl2CZ铝合金相互偶接，研究由于电偶腐蚀的存在，对LYl2CZ铝合金应力腐蚀性能的影响，利用SEM方法对裂纹断口进行了分析。结果表明，复合材料与LYl2CZ铝合金的电偶腐蚀作用，促进了LYl2CZ铝合金C-环应力腐蚀裂纹形成与扩展，电偶作用使晶粒表面的点蚀减少，晶界腐蚀的溶解速率明显加快，晶界的二次裂纹大大增加，而与铝合金偶接的复合材料表面形貌基本无变化。     

Zn含量对Al-Zn-Mg-Cu合金挤压棒材耐剥落腐蚀性能的影响

通过剥落腐蚀浸泡实验和极化曲线测试,研究了Zn含量对Al-Zn-Mg-Cu合金挤压棒材耐剥落腐蚀性能的影响,结合金相显微镜、扫描电镜、扫描透射电镜等微观组织表征方法对影响机理进行了分析和讨论。结果表明:Zn含量(质量分数)由7.93%增至9.85%时,棒材剥落腐蚀抗力下降,剥落腐蚀等级由EA变成EC,最大腐蚀深度由334 μm增至579 μm。Zn含量增加,合金中粗大第二相数量增加,时效后晶界η相尺寸和间距变小、Zn和Mg含量增加,是耐剥落腐蚀性能下降的主要原因。