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

摘要

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。