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NaCl溶液对航空铝应力腐蚀的影响
更新时间:2017-02-23 点击次数:2475

根据目前的研究,在空气中,空气对航空铝几乎不发生SCC现象。*,CL-对金属的腐蚀影响是很大的,本文专门介绍NaCl溶液对航空铝的应力腐蚀影响。

  • 航空铝应力腐蚀试验

应力腐蚀影响采用标准:慢应变速率拉伸(SSRT)试验按GB/T15970.4-2000进行。

试样:25mm×6mm×3mm

试样取样方向为挤压方向。

试验过程:试样用600﹟~1000﹟砂纸逐级打磨,然后用丙酮清洗,再用蒸馏水清洗并吹干,用氯丁橡胶封闭非工作段表面。安装试样后施加约150N的预加载,应变速率分别取0.33×10-51×10-6s-1;环境分别为空气和3.5%NaCl溶液。

试样断裂后,立即对试样进行后续处理(用蒸馏水冲洗断口,再在丙酮中超声波清洗,吹干后放入干燥皿中),用扫描电镜进行断口形貌分析。

  • 试验数据结果:
  1. 5083铝合金的应力2应变行为将试样分别在空气中和3.5%NaCl溶液中进行SSRT试验,应变速率为0.33×10-5s-1,应力2应变曲线如图1所示。由图1可见,试样在溶液中的延伸率明显低于空气中的,抗拉强度也比空气中的有不同程度的降低,这说明5083铝合金在3.5%NaCl溶液中具有应力腐蚀敏感性。

1           航空铝5083在空气和3.5%NaCl溶液中的SSRT曲线

应力腐蚀指数ISSRT是将SSRT试验所获得的各项力学性能指标进行数学处理的结果,与单项力学性能指数相比能更好地反映应力腐蚀断裂敏感性,常作为应力腐蚀的重要判据,计算式为:               

ISSRT=1-[σfw×(1+δfw)]/[σfA×(1+δfA)]               (1)

式中:

σfw为在环境介质中的断裂强度,Mpa

σfA为在惰性介质中的断裂强度,Mpa

δfw为在环境介质中的断裂伸长率,%

δfA为在惰性介质中的断裂伸长率,%

本试验中惰性介质为空气,ISSRT0→1表示应力腐蚀断裂敏感性增加,ISSRT计算结果如表2

2           5083铝合金慢拉伸力学性能及ISSRT

序号

应变速率

1/s

预变形量

%

介质

伸长率

%

抗拉强度

MPa

ISSRT

1

0.33×10-5

10

空气

8.01

317.5

0.13

 

 

 

3.5%NaCL

16.01

309.7

 

2

0.33×10-5

15

空气

16.32

325.5

0.16

 

 

 

3.5%NaCL

13.88

316.9

 

3

1×10-6

10

空气

14.25

310.5

0.21

 

 

 

3.5%NaCL

11.85

290.5

 

 

  1. 应变速率对5083铝合金SCC行为的影响应变速率是影响材料SCC行为的重要参量,通常使用的应变速率范围为10-410-8s-1,对大多数材料,应力腐蚀zui敏感的应变速率约为10-6s-1,在一给定环境介质条件下,将存在一*应变速率,以区分材料的SCC敏感性。

从表2可见,同一预变形条件下,拉伸应变速率较低的试样具有较高的SCC敏感性。

发生SCC行为必然存在于某一应变速率范围内,应变速率过高,断裂伸长率接近空气介质中所测得的,韧性损失较少,SCC不敏感,即在高应变速率下,环境介质和试样间还未进行SCC所要求的恰当反应,塑性形变就使试样很快断裂;另一方面,应变速率过低,材料被拉伸滑移产生新鲜表面,而新鲜表面上的钝化膜形成得足够快,3.5%NaCl溶液不能充分发挥其在SCC过程中的作用,试样的强度、韧性与空气中的结果相差不大。

采用慢应变速率拉伸(SSRT)测试法及扫描电镜(SEM)与透射电镜(TEM)分析手段,研究了预变形量及应变速率对5083铝合金在空气和3.5%NaCl溶液中应力腐蚀开裂(SCC)行为的影响。结果表明:在空气中,5083铝合金几乎不发生SCC现象,其断口均呈现韧性断裂形貌;3.5%NaCl溶液中,5083铝合金具有SCC敏感性,其断口呈现局部沿晶界或相界断裂形貌,随着应变速率的减小,应力腐蚀敏感指数(ISSRT)增大,当应变速率至1×10-6s-1,其应力腐蚀断口呈现典型的解理脆断特征;(Mgl8)等第二相析出及预变形后位错增多是导致5083铝合金SCC敏感性增大的主要原因。


 

结论

(1)在空气中,5083铝合金几乎不发生SCC现象,其断口均呈现韧性断裂形貌;在3.5%NaCl溶液中,5083铝合金具有SCC敏感性,其断口呈现局部沿晶界或相界断裂形貌。

(2)随着应变速率的减小,ISSRT值增大,当应变速率减至1×10-6s-15083铝合金的应力腐蚀断口呈现典型的解理脆断特征。

(3)预变形量增大引起位错密度升高,残余应力增大,5083铝合金的SCC敏感性增大。

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