不同热处理工艺对7N01和7075铝合金腐蚀行为的影响

摘要

Al-Zn-Mg-(Cu)合金属于可热处理强化铝合金，由于其优异的力学性能以及良好的焊接性等优点被广泛应用于航空航天以及高铁、地铁等轨道交通领域。但Al-Zn-Mg-(Cu)合金在服役过程中耐腐蚀性能较差。随着具有航空航天以及高铁的快速发展，人们对合金的耐腐蚀性能，尤其是抗应力腐蚀性能提出了更高的要求。因此通过改进时效工艺，进而在保证力学性能的同时提高合金的抗腐蚀性能成为热点。本论文采用硬度测试、剥落腐蚀测试、慢应变速率拉伸应力腐蚀测试、环境扫描电子显微镜(SEM)以及透射电子显微镜(TEM)系统研究了不同时效制度对7N01以及7075合金局部腐蚀行为与微观结构的关系。建立时效制度与微观组织以及耐腐蚀性能的关系，为进一步改善 Al-Zn-Mg-(Cu)合金的抗腐蚀性能提供理论指导。论文主要成果如下：
　　（1）7N01铝合金方面：三级时效状态的7N01铝合金的剥落腐蚀深度仅为112μm，小于 T4、T5、T6的材料的深度700μm、228μm和472μm；三级时效状态的7N01铝合金的应力腐蚀因子 Iδ为8.2％，小于直接热处理（T4、T5、T6）的材料的 Iδ分别为22.8%、17.7%和19.9%。因此，经过三级时效处理后的抗应力腐蚀性能和抗剥落腐蚀性能均可获得显著提高。透射电镜观察发现：T4状态合金中晶界析出相以细小的 GP区以及溶质原子团簇为主；T5状态合金中晶界析出相粗大，存在晶界无析出带（PFZ）；T6状态合金中晶界析出相细小且接近连续分布；三级时效工艺后晶界析出相粗大且断续程度加大，形成较宽的耐腐蚀的 PFZ，因此有着更好的抗腐蚀性能。
　　（2）7075铝合金方面：回归温度为160℃和180℃的时效工艺时，剥落腐蚀深度随着时间的延长表现为先变浅后变深的规律；回归温度为200℃、220℃和240℃的时效工艺时，剥落腐蚀深度与回归时间没有明显的关系。回归时间一定时，7075铝合金的抗剥落腐蚀和抗应力腐蚀性随温度的升高先上升后下降。经过200℃/10min RRA处理合金的抗剥落腐蚀性能最好，T6处理后最差。T6状态时晶界析出相细小且连续分布，晶界处Cu元素分布均匀；经过 RRA处理后晶界析出相均发生粗化，回归温度为160℃时， Cu元素于晶界析出相处富集，回归温度200℃时，晶界析出相中 Cu含量进一步提升，240℃时，晶界处PFZ明显变宽且溶质原子含量更低，改变晶界处的电化学性能，进而降低合金的抗腐蚀性能。
　　（3）7N01铝合金应力腐蚀过程分析：应力腐蚀实验开始时全部为点蚀；随着实验的进行，点蚀程度加深，在第二相脱落（点蚀）处优先产生裂纹，之后在基体处也有出现，出现颈缩，最终裂纹大规模萌生以及拓展导致试样断裂失效。在空气介质中实验：开始无点蚀和裂纹，随着实验的进行，出现紧缩并产生裂纹，最后裂纹进一步扩展至断裂失效。浸泡腐蚀实验：全部表现为点蚀，只是随后随着时间的延长，表面出现点蚀并进一步加深，并且点蚀主要发生在第二相周围的基体处。因此，为了提高材料的抗应力腐蚀性能，应该尽量减少材料中第二相粒子的数量。

目录

第1章 绪 论

1.1 引言

1.2 Al-Zn-Mg-(Cu)系合金国内外发展进程和应用概况

1.3 Al-Zn-Mg-(Cu)系合金的析出相与时效制度

1.4 Al-Zn-Mg-(Cu)系合金的腐蚀形式

1.5 Al-Zn-Mg-(Cu)系应力腐蚀实验方法及机理

1.6 本论文的研究目的和意义

第2章 实验条件和实验方法

2.1 实验材料

2.2 实验仪器与设备

2.3 实验过程与方法

2.4 性能测试

2.5 显微组织分析

第3章 不同时效工艺对7N01铝合金的析出及腐蚀行为的影响

3.1 前言

3.2 不同时效工艺对7N01铝合金抗剥落腐蚀性能的影响

3.3 不同时效工艺对7N01铝合金抗应力腐蚀性能的影响

3.3 不同时效工艺对7N01铝合金晶界析出的影响

3.4 分析与讨论

3.5 本章小结

第4章 RRA热处理工艺对7075铝合金力学性能、腐蚀行为以及晶界析出的影响

4.1 前言

4.2 RRA热处理工艺对7075铝合金力学性能和抗剥落腐蚀性能的影响

4.3 回归温度对7075铝合金局部腐蚀行为与微观组织的影响

4.4 分析与讨论

4.5 本章小结

第5章 对7N01-T5试样应力腐蚀过程的微观结构分析

5.1 前言

5.2 对慢应变速率拉伸（应力+腐蚀液）实验过程的微观结构分析

5.3 对浸泡腐蚀（腐蚀液）实验过程的微观结构分析

5.4 对空拉（应力）实验过程的微观结构分析

5.5 本章小结

结论

参考文献

致谢

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