毕业论文-不同热处理制度对2024铝合金剥落腐蚀敏感性的影响规律研究

第2章2024铝合金的热处理第5章结论第4章2024铝合金抗剥落腐蚀性能研究4.1腐蚀电化学实验4.1.1腐蚀电化学曲线为了从电化学角度评价铝合金耐蚀性能，实验对铝合金进行了动电位极化处理，图4-1为各处理态试样在腐蚀溶液中测量出的极化曲线。图4-1不同处理态下的2024铝合金极化曲线由于在强极化区中阴极极化曲线保持向下的趋势，阳极极化曲线保持向上的趋势，他们之前切线的交点比较特殊，其横坐标代表该材料的icorr，纵坐标代Ecorr。由图可以明显看出峰值时效态自腐蚀电流密度最低，即腐蚀的速率最低,且自腐蚀电位最高约为-0.68mV因此腐蚀倾向比较低；固溶态的2024铝合金,其自腐蚀电流密度比峰值时效大一些,因此腐蚀速率比较大,且自腐蚀电位第二高约为-0.70mV因此腐蚀倾向也比较低,同时也可以看到在在电流密度为-log2.4A/cm2~-log2.6A/cm2的区间内曲线出现了钝化区，当电位达到-0.65mV时电流又随着电位的升高而上升说明阳极又开始反应,即固溶态铝合金进入了过钝化区.从侧面也可以看出其耐蚀性比较差,同样的极化电流下已经发生了氧化与钝化还有过钝化现象；过时效态的极化曲线可以看到其自腐蚀电流密度位于各热处理制度中间,因此腐蚀速率位于各处理工艺中间,且自腐蚀电位较低约为-0.72mV因此腐蚀倾向也比较高；欠时效态的腐蚀电流密度相比大一些因此腐蚀速率比较大，并且自腐电位比较低为-0.73mV因此腐蚀倾向比较高；原合金从图中可以看到自腐蚀电流密度比较大且自腐蚀电位最小约为-0.74mV,因此原合金的腐蚀速率比较大且腐蚀倾向最大,抗腐蚀性能最差。4.2模拟海洋大气因素作用下的剥蚀加速试验4.2.1恒电流极化对铝合金试样的影响本实验对铝合金进行了8h与32h的极化处理如下图4-2所示。(b)(a)(b)(a)图4-2不同极化时间下的2024铝合金的晶间腐蚀深度：(a)8h极化；(b)32h极化图4-2中合金所选取的极化电流密度为0.4mA/cm2。(a)图可以看到经过8h极化后铝合金出现了明显的晶间腐蚀厚度大约为50μm但晶界处的腐蚀宽度比较小；图(b)中可以看到很严重的晶间腐蚀，腐蚀深度大约为100μm,且部分晶界处腐蚀宽度很大甚至发生断裂现象。可以明显看出8h极化的试样产生的晶间腐蚀深度比32h极化产生的晶间腐蚀深度浅,这是因为铝合金产生的相中除了较大的S相外，还存在比较小的θ相(CuAl2)和晶界附近出现的无沉积带的贫铜区。在腐蚀微的电池作用下，晶界区Al2CuMg将成为阳极，首先发生破裂，且Al2CuMg相中Al和Mg会比其他的元素先溶解，未溶解的99.9%Cu腐蚀电位比较高，其将成为阴极并使得镁与铝溶解的更快ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>桂奇文</Author><Year>2012</Year><RecNum>594</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[6]</style></DisplayText><record><rec-number>594</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="xa2rw9rf75s5tzep2zr5w2rd9ftzvz0rs25f"timestamp="1528102695">594</key></foreign-keys><ref-typename="Thesis">32</ref-type><contributors><authors><author>桂奇文</author></authors></contributors><titles><title>热处理工艺对2024铝合金析出相及性能的影响</title></titles><keywords><keyword>2024铝合金</keyword><keyword>时效热处理</keyword><keyword>析出相</keyword><keyword>力学性能</keyword></keywords><dates><year>2012</year></dates><publisher>湖南大学</publisher><urls></urls></record></Cite></EndNote>[17]。这之后，贫铜区与Al2Cu腐蚀电位相比而言较高，所以也在之后发生溶解。晶界沉淀相和贫铜区发生溶解之后，会在晶间形成一个连续不断的腐蚀通道，从而引起晶间腐蚀。加入的极化电流加速了晶界沉淀相和贫铜区的溶解,因此极化的时间越长,晶间腐蚀的深度越深,晶界处的裂痕也越大ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>桂奇文</Author><Year>2012</Year><RecNum>594</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[6]</style></DisplayText><record><rec-number>594</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="xa2rw9rf75s5tzep2zr5w2rd9ftzvz0rs25f"timestamp="1528102695">594</key></foreign-keys><ref-typename="Thesis">32</ref-type><contributors><authors><author>桂奇文</author></authors></contributors><titles><title>热处理工艺对2024铝合金析出相及性能的影响</title></titles><keywords><keyword>2024铝合金</keyword><keyword>时效热处理</keyword><keyword>析出相</keyword><keyword>力学性能</keyword></keywords><dates><year>2012</year></dates><publisher>湖南大学</publisher><urls></urls></record></Cite></EndNote>[17]。为了测量极化对四种不同处理工艺的铝合金试样的影响，对各处理态的合金进行了电流密度为0.4mA/cm2的恒电流极化处理，对比其晶间腐蚀深度与宽度如下图4-3所示。(b)(a)(b)(a)(c)(d)(c)(d)图4-3极化32h下的不同处理态2024铝合金晶间腐蚀深度（a）3h时效；（b）15h时效；（c）49时效；（d）固溶态图4-3中可以看到经过32h极化处理后各处理态的都出现了明显的晶间腐蚀，通过对比四张图可以看到时效3h的铝合金型材发生的晶间腐蚀深度最深接下来依次是时效15h、时效49h、固溶态。结合之前的极化曲线图可以看到，欠时效态的耐蚀性相对其他合金较差，而固溶态在试验中表现的晶间腐蚀敏感性较小。4.2.2稳定湿度下剥蚀加速试验配置250ml饱和KNO3溶液在超声波清洗器上清洗30min使其充分溶解，然后将极化处理后的2024铝合金样品置于饱和KNO3溶液上（不与溶液接触）,并将烧杯置于40℃恒温油浴锅中，在密封烧杯下进行稳定湿度的剥蚀加速腐蚀；每隔24h观测宏观腐蚀形貌，记录2024铝合金剥落腐蚀过程，并测量剥蚀深度。稳定湿度产生的装置如下图4-4所示。abab图4-4稳定湿度剥蚀加速试验（a）稳定湿度产生装置侧视图；（b）稳定湿度产生装置俯视图4.2.3剥蚀表面腐蚀形貌在稳定湿度下铝合金开始发生剥落腐蚀现象，本文通过体式显微镜记录了铝合金型材的剥蚀过程。（1）下图为试样在0.4mA/cm2的恒电流密度下极化8h后所记录的铝合金剥蚀形貌图。固溶态时效态图4-5固溶态表面剥蚀形貌图L-Sectiona欠时效态a图4-6欠时效态表面剥蚀形貌图L-Section峰值时效态图4-7峰值时效态表面剥蚀形貌图L-Section峰值时效态

图4-8过时效态表面剥蚀形貌图L-Section（2）下图为试样在0.4mA/cm2的恒电流密度下极化32h后所记录的铝合金剥蚀形貌图。固溶态时效态图4-9固溶态表面剥蚀形貌图L-Sectiona欠时效态a图4-10欠时效态表面剥蚀形貌图a峰值时效态L-Sectionaa峰值时效态a图4-11峰值时效态表面剥蚀形貌图L-Sectiona过时效态a图4-12过时效态表面剥蚀形貌图L-Section4.2.4剥蚀深度随时间变化曲线通过第二章介绍的剥蚀速率算法，结合对铝合金宏观剥蚀深度计算作图得到8h极化下与32小时极化下的固溶态和欠时效的剥蚀深度随时间变化的曲线。（2）（1）（2）（1）图4-13剥落深度随时间变化曲线（1）8h极化预处理；（2）32h极化预处理图4-13（1）为8h极化剥蚀速率曲线图，可以看到两处理态合金一开始都未发生明显的剥蚀，当第5天时，固溶态合金开始产生明显剥蚀开裂，且剥蚀速率随时间逐渐上升，到第十天剥蚀速率又降低几乎为0再到第16天剥蚀速率有开始缓慢上升。而欠时效态的合金在第10天起开始产生明显剥蚀开裂，且剥蚀速率逐渐上升然后又缓慢下降，到第13天剥蚀速率又几乎为0，再到第16天时，剥蚀速率又开始上升。图4-13（2）为32h极化剥蚀速率曲线图，可以看到固溶态的金属第一天开始就出现了剥蚀开裂，并且随着时间的增加，剥蚀速率也呈现上升趋势。而欠时效态的合金第二天开始产生剥蚀开裂，且剥蚀裂口稳定增长。结合之前实验可以知道欠时效态金相中沉淀相析出较少，自腐蚀电流密度比较大且自腐蚀电位较低所对腐蚀较为敏感，其所产生的晶间腐蚀深度最深，且产生剥蚀裂口的速度最快，所以综合评定的抗剥落腐蚀性能较差而固溶态在极化曲线中所表现的耐蚀性较差，在极化实验中由于自然时效的缘故晶间腐蚀敏感性较低，但在剥落腐蚀中又表现出较强的剥蚀敏感性是因为自然时效状态，析出相较少，未溶的Al3（Mg，Cu）粒子在晶界处与亚稳态过饱和的固溶体组成腐蚀回路，使其拥有较大腐蚀敏感性ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>桂奇文</Author><Year>2012</Year><RecNum>594</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[6]</style></DisplayText><record><rec-number>594</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="xa2rw9rf75s5tzep2zr5w2rd9ftzvz0rs25f"timestamp="1528102695">594</key></foreign-keys><ref-typename="Thesis">32</ref-type><contributors><authors><author>桂奇文</author></authors></contributors><titles><title>热处理工艺对2024铝合金析出相及性能的影响</title></titles><keywords><keyword>2024铝合金</keyword><keyword>时效热处理</keyword><keyword>析出相</keyword><keyword>力学性能</keyword></keywords><dates><year>2012</year></dates><publisher>湖南大学</publisher><urls></urls></record></Cite></EndNote>[15]。而峰值时效与过时效态在金相观察中有大量的析出相析出，电化学腐蚀试验中自腐蚀电位较高且腐蚀电流密度较低，因此腐蚀倾向较小。在极化实验中经过32h极化后所看到的晶间腐蚀深度较浅，在剥蚀实验中直到14天为止也没有发生严重的剥蚀现象，因此峰值时效与过时效的合金腐蚀敏感性较低。第2章2024铝合金的热处理第5章结论本文对2024铝合金进行热处理后经过硬度测量实验得到了硬化曲线，又通过硬化曲线得到了铝合金时效处理的四个时效态，将经过热处理的合金进行了显微组织观测，得到不同的热处理制度所对应的显微组织，再通过极化曲线和剥蚀表面形貌观测得出不同显微组织对应的剥蚀敏感性，最终得到热处理制度对剥蚀的影响，实验主要得出以下结论：通过硬度测量实验得到了时效硬化曲线，根据时效硬化曲线选取了四个点对铝合金进行了固溶态处理、欠时效态处理（人工时效3h）、峰值时效处理（人工时效15h）、过时效态处理（人工时效49h）。通过金相显微组织观测可以看出在同一处理态下铝合金由于轧制原因T-Section与L-Section面的晶粒拉伸比较长即长宽比大，而S-Section的晶粒比较均匀。试验中L-Section最先开始发生剥落腐蚀。同时，随着人工时效时间的增加，铝合金的析出相也越来越多，且沉淀相尺寸逐渐增大。2024铝合金抗剥蚀性能研究首先对铝合金进行了腐蚀电化学实验得到了各处理态的极化曲线，并根据曲线选取了0.4mA/cm2的电流密度进行恒电流预极化。在恒电流极化对合金试样的影响实验中可以看到到极化时间越长晶间腐蚀的深度越大，其中欠时效态与峰值时效态的晶间腐蚀敏感性较大，过时效态与固溶态的晶间腐蚀敏感性较小。通过剥蚀深度随时间变化的曲线可以看出固溶态与欠时效态处理的合金剥蚀敏感性较大，峰值时效与过时效的剥蚀敏感性较小。中国石油大学（华东）本科毕业设计(论文)致谢四年的大学生活总是很短暂,这段时间里有很多人帮助了我,他们成为我前进路上的照明灯,四年所积累的东西也让我在以后的生活学习工作中受益匪浅。感谢胡松青教授对我们实验的支持，并且教给了我们很多为人之事，也拓宽了我的视野。感谢李春玲老师，在实验中给予我指导，在课堂上为我解惑。感谢孙霜青老师，在刚入校时给予我正确的教导，每次都鼓励我并给予我前进的勇气，也希望您能一切顺利。感谢房屹师兄，这几个月的时间里在你的帮助下完成了实验，在有困难时你细心指导，在出现错误时你及时教我改正。你认真负责的态度也使我对待细节更加仔细，对待实验更加谨慎。同时感谢课题组的师兄师姐与同学，和你们一起讨论一起实验也让我更加充满动力。感谢我的同学以及舍友，这四年里我们团结友爱，在这个温暖的大家庭里我才能更加自信的去做自己喜欢的事情，同时也谢谢几年里你们对我的包容与关心。特别要感激父母，谢谢你们陪伴我成长，你们是我终生的“老师”。至此，衷心感谢理学院的全体老师们，您辛苦了!中国石油大学（华东）本科毕业设计(论文)参考文献[1]上海化工学院等合.高等学校试用教材,金属材料及热处理[M].化学工业出版社,1980.[2]潘志军,黎文献,马正青,等.高强铝合金的研究现状及展望[J].铝加工,2001,24(4):39-41.[3]王祝堂,田荣璋.铝合金及其加工手册[M].中南工业大学出版社,2000.[4]刘静安,谢水生.铝合金材料的应用与技术开发[M].冶金工业出版社,2004.[5]杨德钧,沈卓身.金属腐蚀学[M].冶金工业出版社,1999.[6] Johne.Hatch.Aluminum::propertiesandphysicalmetallurgy[M].AmericanSocietyforMetals.[7]丁超豪.铝合金钻杆材料的腐蚀性能研究[D].吉林大学,2015.[8]刘慧丛,谷岸,朱立群,等.局部包铝层对铝合金疲劳板材盐雾环境中点腐蚀的影响[J].航空材料学报,2009,29(4):52-56.[9]廖海星,朱鸿赫,齐公台.温度对铝合金牺牲阳极活化溶解行为的影响[J].华中科技大学学报(自然科学版),2004,32(2):114-116.[10]尹作升,裴和中,张国亮,等.阳极极化处理对2024铝合金电偶腐蚀行为的影响[J].表面技术,2011,40(2):36-37.[11]甘卫平,范洪涛,许可勤,等.Al-Zn-Mg-Cu系高强铝合金研究进展[J].铝加工,2003(3):6-12.[12]罗来正,肖勇,苏艳,等.7050高强铝合金在我国四种典型大气环境下腐蚀行为研究[J].装备环境工程,2015(4):49-53.[13]李志辉,熊柏青,张永安,等.热处理对7B04铝合金厚板组织与力学性能的影响[J].特种铸造及有色合金,2007,27(6):427-430.[14]刘洋.铝合金应力腐蚀开裂的研究进展[J].北京联合大学学报:自然科学版,2006,20(1):31-35.[15]尹作升,裴和中,张国亮等.热处理制度对2024铝合金晶间腐蚀和抗拉强度的影响[J].腐蚀与防护,2011,32(2):107-108.[16]苏景新,张昭,曹发和,等.铝合金的晶间腐蚀与剥蚀[J].中国腐蚀与防护学报,2005,25(3):187-192.[17]桂奇文.热处理工艺对2024铝合金析出相及性能的影响[D];湖南大学,2012.[18]黄继武,尹志民,方家芳,等.均匀化处理对7A52铝合金组织和性能的影响[J].中南大学学报(自然科学版),2006,37(6):1070-1074.[19]上海化工学院等合.高等学校试用教材,金属材料及热处理[M].化学工业出版社,1980.[20]曾渝,尹志民,朱远志,etal.RRA处理对超高强铝合金微观组织与性能的影响[J].中国有色金属学报,2004,14(7):1188-1194.[21] 屈庆,严川伟,曹楚南.金属大气腐蚀实验技术进展[J].腐蚀科学与防护技术,2003,15(4):216-222.[22]AstmG.Standardtestmethodforexfoliationcorrosionsusceptibilityin2xxxand7xxxseriesaluminumalloys(EXCOtest)1[J].2007,[23]RobinsonMJ,JacksonNC.TheinfluenceofgrainstructureandintergranularcorrosionrateonexfoliationandstresscorrosioncrackingofhighstrengthAl–Cu–Mgalloys[J].CorrosionScience,1999,41(5):1013-1028.[24]Lidd