Cr，Cu合金化对于Al-7%Si-0.3%Mg铸造铝合金耐腐蚀性能的影响
发布时间：2021-06-09 11:50
Al-7%Si-0.3%Mg铸造铝合金具有良好的机械性能并且易于铸造成型,可以在其中添加其他合金元素并通过热处理控制析出相的种类和数目从而改善其强度,达到可以用于取代汽车工业应用中的传统钢铁材料的标准,有效的减轻汽车的自重,起到节能减排的作用。但是同时汽车铝合金零件通常暴露在比较严苛的物理化学环境中,对铝合金的耐腐蚀能力有比较高的要求,因此研究添加元素对于铝合金的耐腐蚀能力影响十分有必要。本文具体采用Al-7%Si-0.3%Mg、Al-7%Si-0.3%Mg-0.3%Cr、Al-7%Si-0.3%Mg-1.5%Cu三种铸造铝合金研究了Cr和Cu元素的添加对铝合金耐腐蚀能力造成的影响。利用了电化学工作站三电极系统、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和能谱分析仪等技术系统的研究了不同添加元素对不同热处理状态的铝合金腐蚀过程中腐蚀电位、腐蚀速率、表面微观结构等结果的影响。添加元素的作用也取决于铝合金人工时效的状态。处于机械强度最高的峰时效样品对腐蚀作用最敏感。Cr的加入提高了Al-7%Si-0.3%Mg的耐腐蚀能力,对于不同人工时效状态可以将腐蚀速率降低12.8%至58.4%不等,对于峰时效样品...
【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
五十年来车用铝合金用量变化
上海交通大学硕士学位论文3另外，可以通过在该系列铝合金中添加其他化学元素进行合金化，再进行不同的热处理的办法，来改变合金的物理和化学性能使其满足于不同的应用需求。A356铝合金是在Al-Si二元合金的基础上添加少量Mg元素形成强化相的铝合金。如下图1-2所示，Al-Si合金是二元共晶合金，在577°C时形成共晶合金Al-12.2at%Si。Al-Si铸造合金的性能主要取决于α-Al相，共晶硅，初生硅，金属间化合物的晶粒形态，大小和分布情况[5]。然而Si元素的添加容易使得合金在共晶过程中形成针片状结构，同时在尖端和边角部位产生应力集中现象，从而严重影响Al-Si合金的性能，无法满足工业生产的需求。因此需要添加变质元素Mg来提高合金的强度和塑性。由于Mg元素的添加形成加强析出相，使得该牌号铝合金变为和通过热处理强化的合金，从而成为汽车铝合金的理想选择。图1-2Al-Si二元相图Fig.1-2PhasediagramofAl-Si1.3铝合金的腐蚀机理和防护方法A356压铸铝合金经过添加元素进行变质处理，固溶淬火均匀化和人工时效处理后机械强度满足了汽车配件的要求。但是同时由于发动机盖等部位时刻暴露在比较易产生腐蚀现象的环境中，例如温度、湿度、压力等比较高或者存在污染源等因素，汽车铝合金的腐蚀防护问题也应该得到足够的重视。如果腐蚀防护不得当，铝合金依然满足不了汽车用的安全条件。
第一章绪论41.3.1腐蚀机理金属铝易与多种化学物质发生反应，与空气中的氧气接触后可以生成厚度约为1nm的致密的氧化铝薄膜，可以保护内部金属不被进一步氧化腐蚀。因此铝的耐腐蚀能力主要由氧化膜对内部的保护能力有关[6,7]。铝合金腐蚀主要原因是大气腐蚀，最为常见的是海洋性大气腐蚀[8]，因此研究大气腐蚀的机理显得尤为重要。大气腐蚀是指空气中的水分，氧气以及腐蚀性物质，包括氯化钠，二氧化碳，二氧化硫等，通过共同作用对铝合金造成的腐蚀，属于电化学腐蚀的一种。在其他条件相同的情况下，腐蚀速率随着腐蚀性物质的浓度增加和温度上升而增大[9]。图1-3铝合金点蚀的三种产生机制，(a)离子侵蚀穿透机制，(b)氧原子吸附机制，(c)氧化膜破裂机制Fig.1-3ThreemechanismsofpittinginitiationofAluminumalloys,(a)penetration,(b)adsorption,(c)filmbreaking[10]
【参考文献】：
期刊论文
[1]汽车轻量化难在哪儿?[J]. 黄芳芳. 经济. 2018(21)
[2]铝合金复合阳极氧化的研究现状及进展[J]. 徐义库,爨洛菲,王旭阳,李俊桥,宋绪丁,杨晶晶,陈永楠,郝建民. 热加工工艺. 2018(20)
[3]6063铝合金搅拌摩擦焊焊缝组织特征与腐蚀行为研究[J]. 赵宏龙,苏向东,秦庆东. 特种铸造及有色合金. 2018(10)
[4]汽车铝合金开发与应用[J]. 汪文芳,孙成武. 汽车实用技术. 2018(18)
[5]汽车用6×××系铝合金及其冲压成形性研究综述[J]. 汪建强,郭丽丽. 轻合金加工技术. 2018(09)
[6]7A52铝合金基体不同含量石墨烯复合涂层的制备及电化学噪声特征分析[J]. 孙晓峰,郝松松,宋巍,李占明,史玉鹏. 工程科学学报. 2018(08)
[7]腐蚀产物对6061铝合金海洋大气腐蚀过程的影响[J]. 罗雪,李小强,董重里. 腐蚀与防护. 2018(08)
[8]Al-Si合金变质元素及其交互作用[J]. 张佳虹,邢书明. 材料导报. 2018(11)
[9]AA6061铝合金在含盐薄液膜下的局部腐蚀与缓蚀机理[J]. 赵苇杭,王浩伟,蔡光义,董泽华. 中国腐蚀与防护学报. 2017(04)
[10]7020铝合金在3.5%NaCl溶液中的点蚀行为[J]. 戴芸,刘胜胆,邓运来,张新明. 中国腐蚀与防护学报. 2017(03)
博士论文
[1]316L不锈钢再钝化行为规律及其钝化膜稳定性研究[D]. 徐海嵩.北京科技大学 2016
硕士论文
[1]SECM对7075铝合金在NaCl溶液中的电化学腐蚀行为研究[D]. 刘增威.江西理工大学 2017
[2]6×××系铝合金中第二相Mg2Si的局部腐蚀机理研究[D]. 李琳琳.沈阳工业大学 2017
[3]6005铝合金成分优化及组织性能研究[D]. 崔丕林.东北大学 2015
[4]电化学工作站的研究与开发[D]. 刘庆伟.西安理工大学 2010
[5]提高铝合金阳极氧化膜在高温下的抗开裂性能研究[D]. 陈爽.北京化工大学 2009
本文编号：3220525
【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
五十年来车用铝合金用量变化
上海交通大学硕士学位论文3另外，可以通过在该系列铝合金中添加其他化学元素进行合金化，再进行不同的热处理的办法，来改变合金的物理和化学性能使其满足于不同的应用需求。A356铝合金是在Al-Si二元合金的基础上添加少量Mg元素形成强化相的铝合金。如下图1-2所示，Al-Si合金是二元共晶合金，在577°C时形成共晶合金Al-12.2at%Si。Al-Si铸造合金的性能主要取决于α-Al相，共晶硅，初生硅，金属间化合物的晶粒形态，大小和分布情况[5]。然而Si元素的添加容易使得合金在共晶过程中形成针片状结构，同时在尖端和边角部位产生应力集中现象，从而严重影响Al-Si合金的性能，无法满足工业生产的需求。因此需要添加变质元素Mg来提高合金的强度和塑性。由于Mg元素的添加形成加强析出相，使得该牌号铝合金变为和通过热处理强化的合金，从而成为汽车铝合金的理想选择。图1-2Al-Si二元相图Fig.1-2PhasediagramofAl-Si1.3铝合金的腐蚀机理和防护方法A356压铸铝合金经过添加元素进行变质处理，固溶淬火均匀化和人工时效处理后机械强度满足了汽车配件的要求。但是同时由于发动机盖等部位时刻暴露在比较易产生腐蚀现象的环境中，例如温度、湿度、压力等比较高或者存在污染源等因素，汽车铝合金的腐蚀防护问题也应该得到足够的重视。如果腐蚀防护不得当，铝合金依然满足不了汽车用的安全条件。
第一章绪论41.3.1腐蚀机理金属铝易与多种化学物质发生反应，与空气中的氧气接触后可以生成厚度约为1nm的致密的氧化铝薄膜，可以保护内部金属不被进一步氧化腐蚀。因此铝的耐腐蚀能力主要由氧化膜对内部的保护能力有关[6,7]。铝合金腐蚀主要原因是大气腐蚀，最为常见的是海洋性大气腐蚀[8]，因此研究大气腐蚀的机理显得尤为重要。大气腐蚀是指空气中的水分，氧气以及腐蚀性物质，包括氯化钠，二氧化碳，二氧化硫等，通过共同作用对铝合金造成的腐蚀，属于电化学腐蚀的一种。在其他条件相同的情况下，腐蚀速率随着腐蚀性物质的浓度增加和温度上升而增大[9]。图1-3铝合金点蚀的三种产生机制，(a)离子侵蚀穿透机制，(b)氧原子吸附机制，(c)氧化膜破裂机制Fig.1-3ThreemechanismsofpittinginitiationofAluminumalloys,(a)penetration,(b)adsorption,(c)filmbreaking[10]
【参考文献】：
期刊论文
[1]汽车轻量化难在哪儿?[J]. 黄芳芳. 经济. 2018(21)
[2]铝合金复合阳极氧化的研究现状及进展[J]. 徐义库,爨洛菲,王旭阳,李俊桥,宋绪丁,杨晶晶,陈永楠,郝建民. 热加工工艺. 2018(20)
[3]6063铝合金搅拌摩擦焊焊缝组织特征与腐蚀行为研究[J]. 赵宏龙,苏向东,秦庆东. 特种铸造及有色合金. 2018(10)
[4]汽车铝合金开发与应用[J]. 汪文芳,孙成武. 汽车实用技术. 2018(18)
[5]汽车用6×××系铝合金及其冲压成形性研究综述[J]. 汪建强,郭丽丽. 轻合金加工技术. 2018(09)
[6]7A52铝合金基体不同含量石墨烯复合涂层的制备及电化学噪声特征分析[J]. 孙晓峰,郝松松,宋巍,李占明,史玉鹏. 工程科学学报. 2018(08)
[7]腐蚀产物对6061铝合金海洋大气腐蚀过程的影响[J]. 罗雪,李小强,董重里. 腐蚀与防护. 2018(08)
[8]Al-Si合金变质元素及其交互作用[J]. 张佳虹,邢书明. 材料导报. 2018(11)
[9]AA6061铝合金在含盐薄液膜下的局部腐蚀与缓蚀机理[J]. 赵苇杭,王浩伟,蔡光义,董泽华. 中国腐蚀与防护学报. 2017(04)
[10]7020铝合金在3.5%NaCl溶液中的点蚀行为[J]. 戴芸,刘胜胆,邓运来,张新明. 中国腐蚀与防护学报. 2017(03)
博士论文
[1]316L不锈钢再钝化行为规律及其钝化膜稳定性研究[D]. 徐海嵩.北京科技大学 2016
硕士论文
[1]SECM对7075铝合金在NaCl溶液中的电化学腐蚀行为研究[D]. 刘增威.江西理工大学 2017
[2]6×××系铝合金中第二相Mg2Si的局部腐蚀机理研究[D]. 李琳琳.沈阳工业大学 2017
[3]6005铝合金成分优化及组织性能研究[D]. 崔丕林.东北大学 2015
[4]电化学工作站的研究与开发[D]. 刘庆伟.西安理工大学 2010
[5]提高铝合金阳极氧化膜在高温下的抗开裂性能研究[D]. 陈爽.北京化工大学 2009
本文编号：3220525
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