应力作用下2195Al-Li合金腐蚀行为的研究.pdfVIP

应力作用下2195Al-Li 合金的腐蚀行为研究1 陈文敬，李劲风，赵旭山，任文达，郑子樵 中南大学材料科学与工程学院，长沙(410083) E-mail：cwjandchs@163.com 摘 要：通过测量动电位极化曲线、电化学阻抗谱（EIS ），并结合SEM 研究恒应力作用下 2195Al-Li 合金在3.5% NaCl 溶液中的腐蚀行为。结果表明，应力增加，材料腐蚀加剧；合 金主要腐蚀类型为晶间腐蚀和孔蚀，是由于合金的主要时效强化相为晶内析出的T (Al CuLi) 1 2 相，T1 相与基体合金相互交替作为阳极相发生溶解，加速了合金孔蚀；同时晶界处析出粗 大的平衡相T (Al CuLi )相，T 相相对周围PFZ 为阳极相发生溶解，导致合金发生晶间腐蚀。 2 6 3 2 关键词：2195Al-Li 合金，动电位极化，电化学阻抗谱，恒应力 中图分类号：TG174.3,O646 1. 引言 Pickens[1]等人研发的 2195Al-Li 合金具有高比强度和良好的焊接性能，已广泛应用于航 天领域。但是，作为金属材料，2195Al-Li 合金同样面对一个很重要的问题--腐蚀，在力学- 环境因素的交互作用下 2195Al-Li 合金可能会发生腐蚀而导致灾难性的事故，因此这就对 2195Al-Li 合金抗应力腐蚀性能的要求也越来越高。近年来, 国内外研究学者对 2195Al-Li 合金在无应力作用下的腐蚀性能进行了大量研究,但是材料在使用过程中存在应力，因此研 究 Al-Li 合金在应力作用下的腐蚀行为便尤为重要。 研究表明，拉应力加速金属材料的腐蚀。由于拉应力的存在，2024-T3 铝合金的破坏电 [2] [3] 位降低，晶间腐蚀速率提高 。李劲风 等人发现，双级过时效 7075 铝合金在不受应力时不 易发生剥落腐蚀，但施加应力时，则发生严重的剥落腐蚀。采用电化学阻抗谱法(EIS)能够 有效的研究材料的电化学腐蚀，故常用于铝及铝合金在 NaCl 溶液、EXCO 溶液中的腐蚀行 为及双电层的研究[4~6] 。通过 EIS 可以定量分析铝合金的剥蚀行为[7,8] 。Bonora[9]等人通过测 量电化学阻抗谱研究应力作用下镁合金的腐蚀行为，研究结果表明：通过分析 EIS 可以充分 解释机械化学效应。 本文采用测量动电位极化曲线曲线和电化学阻抗谱（EIS ）等电化学方法，并辅以 SEM 观测手段，研究了弹性应力范围内、恒载荷作用下 2195Al-Li 合金的腐蚀行为。 2. 实验方法 实验所用 2195Al-Li 合金冷轧板材由西南铝业 （集团）有限责任公司提供，板厚约 2mm， 其化学成分如表 1 所示。将冷轧板材在盐浴炉中经 504℃/30min 固溶后室温水淬，随后立即 在 GW-D 型电热恒温干燥箱中进行峰时效处理, 时效温度为 170℃，时效时间为 32h 。在国 产 CSS-44100 电子万能试验机上测得板材的屈服强度σ =500MPa ，抗拉强度 σ=507MPa ， 0.2 b 将板材沿轧制方向加工成拉伸试样形状，试样中间留出 45mm2 的工作表面并打磨、抛光、 除油、清洗后在空气中自然风干，其余部分用石蜡密封。 恒应力腐蚀试验在国产 FY-06A 型拉伸应力腐蚀试验机上进行，腐蚀介质为 3.5%NaCl （pH=6.5 ）溶液，实验装置如图 1 所示。采用以饱和甘汞电极（SCE）为参比电极，Pt 电极 为辅助电极的三电极体系，配合 Solartron1287 恒电位仪(SI1287 Electrochemical Interface)微 机系统测量在恒应力分别为