Al-Mg-Si-Cu合金腐蚀特性与显微结构间关系的研究

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6×××系铝合金(Al-Mg-Si-Cu)是一种可热处理强化型铝合金,比强度高、成形性和焊接性能良好、冲击韧性高、可以挤压成各种结构复杂的型材,因此被广泛应用于交通运输和航空航天领域。添加了一定量的Cu可以提高6×××系铝合金强度,Cu的引入使该系列铝合金析出相的类型及析出序列改变,特别是晶界处的析出行为。同时不同的热处理工艺对于铝合金的晶间腐蚀也有很大的影响,T78处理工艺(双级时效处理工艺)是一种改善铝合金抗晶间腐蚀性能的工艺,但T78工艺的机制一直没有被揭示清楚。另外,变形工艺及晶粒尺寸对材料晶界特性有很大影响,而合金的抗晶间腐蚀性能与晶界特性密切相关。本文主要基于显微结构观察研究合金成分和热加工工艺对Al-Mg-Si-Cu合金晶间腐蚀性能的影响,结果表明:加速腐蚀试验表明单级人工峰值时效晶间腐蚀最为严重,而过时效晶间腐蚀得到一定的改善,主要以尺寸较大的点蚀为主。在Cu含量相同的情况下,Mg/Si原子含量比对相同时效态试样的晶间腐蚀深度影响很小。扫描电镜(SEM)观察发现,峰值时效时,晶界析出相的数量较多,析出相间距较小,晶粒内部没有粗大析出相形成;同时在腐蚀后的晶间腐蚀形貌中发现晶界上有许多不连续的点蚀坑存在,晶间腐蚀的产生可能与这些点蚀坑有关。对Al-Mg-Si-Cu合金进行T78时效热处理工艺,随着二级时效时间的延长,硬度先下降后升高,最后再降低,电导率普遍比T6峰值时效高,最佳工艺为(180℃,5h)+(195℃,2h)。合金T6峰值时效态会产生较严重的晶间腐蚀,经过T78工艺处理后,晶间腐蚀敏感性明显下降,最大腐蚀深度为120.5μm。T78工艺能在保持力学性能的同时又大幅提高耐晶间腐蚀性能,其原因是晶粒内形成了表面有Cu富集的板条状析出相。晶粒内析出大量板条状强化相,使得合金硬度与T6峰值相当,同时Cu元素偏聚在析出相与铝基体界面处,促使更多铝基体中的Cu析出,基体与无析出带电位差大大降低,使得其抗晶间腐蚀性能大大提高。随着晶粒尺寸的减小,晶间腐蚀逐渐减弱,腐蚀范围大大缩小。电化学测试结果显示,随着晶粒尺寸减小,腐蚀电位变化很小,腐蚀电流密度逐渐降低。冷轧后进行时效的样品仅出现少量微弱的点蚀,腐蚀深度较浅。随着时效的进行,抗腐蚀性下降,这可能与材料内部亚晶界处合金元素偏聚有关。
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