模拟热带海洋环境下高镁铝合金晶间腐蚀的影响
发布时间：2022-02-14 10:59
铝合金因其质轻、力学性能优良以及具有较好的耐蚀性等特点,在船舶行业呈现良好的发展势头。各国的船舶越来越多的使用铝合金作为船体结构材料。但是它存在的一些腐蚀问题制约了其在船舶行业的发展。高镁铝合金是船舶上常用的铝合金之一,这种材料在服役于热带海域时,易发生晶间腐蚀。随着外部环境的恶化,铝合金晶间腐蚀愈发严重,逐渐向应力腐蚀开裂发展的倾向,严重危害船舶正常航行。针对这一问题,研究高镁铝合金在热带海洋大气情况下的晶间腐蚀行为,为铝船腐蚀防护以及开发新型船用铝合金材料提供理论依据。采用PANDAT软件、ImageJ-pro软件、晶间腐蚀试验、金相显微镜、扫描电子显微镜（SEM、EDS）等研究了模拟热带海洋大气环境下高镁铝合金晶间腐蚀行为的影响。结果表明:通过热力学平衡模拟分析,Mg含量越高,能形成越多具有电化学活泼性质的β相（Al2Mg3）。当温度在室温至80℃时,高镁铝合金腐蚀面积百分比迅速上升,80℃到100℃时,腐蚀面积百分比增速变缓。在相同条件下,镁含量高比镁含低的铝合金更容易出现严重的晶间腐蚀。铝合金经敏化处理后,Mg和Mn元素向晶界附近发生偏析,形成微电偶,加剧了铝合金晶间腐蚀。高...
【文章来源】：沈阳建筑大学辽宁省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１服役中的船舶甲板开裂??Ｆｉｇｕｒｅ?１．１?Ｓｈｉｐ?ｄｅｃｋ?ｃｒａｃｋｉｎｇ?ｉｎ?ｓｅｒｖｉｃｅ??
硕士研究生学位论文?１绪论??（ａ）?（ｂ）??图１．２船舱内的横梁幵裂及金相腐蚀形貌??Ｆｉｇｕｒｅ?１．２?Ｂｅａｍ?ｃｒａｃｋｉｎｇ?ａｎｄ?ｍｅｔａｌｌｏｇｒａｐｈｉｃ?ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ?ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ?ｉｎ?ｔｈｅ?ｓｈｉｐ＇ｓ?ｃａｂｉｎ??１．２铝及铝合金的性质和应用??１．２．１铝及铝合金的性质??铝是一种轻金属，密度小，纯铝的强度低，但塑性很好。在纯铝中添加合金元素，??使其具有更高的强度和更好的性能，可以生产出满足各种性能和用途的铝合金。铝合金??具有优良的性能，接近或超过高品质钢，以及良好的耐腐蚀性和无磁性，可以加工成不??同型材，广泛的应用在工业上，只有钢超过其使用量＾９」１１。??铝及其合金的在各个领域发展应用及消耗的持续上升可以归因于以下几个属性：??（１）减轻船只的重量，降低发动机的单机容量，可以减少油耗，节省油资源，可??提高船舶航行速度；增加承载能力，获得额外利润；还可以改善船的结构比例，增加船??舶航行稳定性，使船更方便操纵Ｗ１１。??（２）耐腐蚀。铝容易与空气中的氧气进行反应，在表面生成Ａｂ〇３，?Ａｈ〇３膜结构??致密可以保护内部的基体免受腐蚀，但Ａｉ２〇３保护膜在遇到卤素离子（ｃｒ、Ｂｒ、ｒ）和??碱离子时会发生剧烈反应而遭到破坏。??（３）焊接性能好，可以比较容易的进行焊接。??（４）易切割、容易进行冷弯、冲压、切削等各种形式的加工，加工成形性能好，适??合船体的流线化；可挤压出大型宽幅薄壁型材，减少焊缝的数量，使船体结构更加轻量??化和合理化？１］；??（５）具有较好的导电性能。铝的导电性是铜的２／３，可以作为替代品应用到很多电??子产品ｔｕ］。??３??
硕士研究生学位论文?丨绪论??均匀腐蚀?点蚀?缝隙腐蚀?电偶腐蚀??Ｍ?■：动??＿＿＿■??磨裰腐蚀?空泡腐蚀?微动腐蚀?晶间腐蚀??敁状?搴状??ｍｍｍｍ??剥落腐蚀?脱合金腐蚀应力腐蚀开裂疲劳腐蚀??图１．３主要腐蚀形态示意图??Ｆｉｇｕｒｅ?１．３?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｍａｉｎ?ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ?ｐａｔｔｅｒｎｓ??１．４铝合金晶间腐蚀研宂现状??二十世纪中期起，铝合金的晶间腐蚀就引起了众多科学家的极大兴趣。目前，已经??提出了铝合金晶间腐蚀的三种主要理论。??Ｂｒｏｗｎ?ＲＨ，?Ｆｉｎｋ?ＷＬ等人１３８１在１９４１年提出１）：阳极性的晶界构成物（ＳＤＺ和／或??沉淀相）与晶格本体的腐蚀电位差异形成电偶腐蚀，进而导致晶间腐蚀。??ＧａｌｖｅｌｅＪＲ等人［２１１在１９７０年，研宄了纯Ａ１和一些特殊制备的Ａｌ－Ｃｕ合金的阳极行??为，以检查老化Ａｌ－４％Ｃｕ的晶间腐蚀机理。发现点蚀和晶间腐蚀之间有明显的关系。晶??间腐蚀仅在某些阴离子存在的情况下发生，并且在限定的电位范围内发生。点蚀电位的??差异是产生Ａｌ－４％Ｃｕ的晶间腐蚀的主要因素，而不是电极电位的差异。ＭａｉｔｍＳ等人＿??在１９８１年，在７０７５铝合金板中局部腐蚀的研究表明，腐蚀机理可以在动电位阳极极化??行为的基础上得到合理化的解释。７０７５铝合金在冷水淬火和回火己被证明点蚀和晶间??腐蚀易受其影响。优选的阳极路径被认为是在晶界附近的溶质富集（Ｚｎ和Ｍｇ）。通过??降低两个点蚀电位之间的差异以及分离出的溶质原子数量的减少，对Ｔ７３５１回火的过度??降低可以降低敏感性。结合两者的研究，可得出２）：?Ｓ
【参考文献】：
期刊论文
[1]浅谈铝合金在船舶与海洋工程中的应用[J]. 陈昊杰. 建材与装饰. 2017(30)
[2]低温长时间加热对T4态6000系铝合金晶间腐蚀性能的影响[J]. 何琼,许晓嫦,任鹏禾,禹灿,何浩鹏. 材料热处理学报. 2017(07)
[3]铝合金在船舶和海洋工程中的应用分析[J]. 逄世勇. 建材与装饰. 2016(31)
[4]7A04铝合金在西沙海洋大气中的腐蚀行为[J]. 邢士波,李晓刚,李丽,董超芳. 腐蚀与防护. 2013(09)
[5]2024-T3铝合金在模拟海洋大气环境中的腐蚀行为[J]. 刘艳洁,王振尧,柯伟. 中国有色金属学报. 2013(05)
[6]热处理对5083铝合金晶间腐蚀与力学性能的影响[J]. 李春红,李春梅. 功能材料. 2013(S1)
[7]5083铝合金电化学性能影响因素研究[J]. 陈珊,李国明,常万顺,陈学群. 装备环境工程. 2013(01)
[8]5083铝合金在模拟淡海水中的电化学行为研究[J]. 王伟伟,孙腾,侯健. 装备环境工程. 2012(01)
[9]时效温度和镁含量对高镁铝合金微观组织和腐蚀性能的影响[J]. 陈星霖,罗兵辉,刘成. 材料科学与工程学报. 2009(04)
[10]铝合金的晶间腐蚀与剥蚀[J]. 苏景新,张昭,曹发和,张鉴清,曹楚南. 中国腐蚀与防护学报. 2005(03)
博士论文
[1]舰船用含Zn5xxx系铝合金的抗腐蚀机理及板材开发[D]. 孟春艳.北京科技大学 2016
硕士论文
[1]5052铝合金微合金化及均匀化退火工艺研究[D]. 赵婧婧.重庆大学 2014
[2]6063铝合金晶间腐蚀的研究[D]. 孟小丹.沈阳大学 2013
[3]5083和6061铝合金缝隙腐蚀行为研究[D]. 张晋.哈尔滨工程大学 2013
[4]铝合金在3.5％NaCl溶液中的腐蚀行为研究及外加阴极电流保护[D]. 邵麟.哈尔滨工程大学 2012
本文编号：3624426
【文章来源】：沈阳建筑大学辽宁省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１服役中的船舶甲板开裂??Ｆｉｇｕｒｅ?１．１?Ｓｈｉｐ?ｄｅｃｋ?ｃｒａｃｋｉｎｇ?ｉｎ?ｓｅｒｖｉｃｅ??
硕士研究生学位论文?１绪论??（ａ）?（ｂ）??图１．２船舱内的横梁幵裂及金相腐蚀形貌??Ｆｉｇｕｒｅ?１．２?Ｂｅａｍ?ｃｒａｃｋｉｎｇ?ａｎｄ?ｍｅｔａｌｌｏｇｒａｐｈｉｃ?ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ?ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ?ｉｎ?ｔｈｅ?ｓｈｉｐ＇ｓ?ｃａｂｉｎ??１．２铝及铝合金的性质和应用??１．２．１铝及铝合金的性质??铝是一种轻金属，密度小，纯铝的强度低，但塑性很好。在纯铝中添加合金元素，??使其具有更高的强度和更好的性能，可以生产出满足各种性能和用途的铝合金。铝合金??具有优良的性能，接近或超过高品质钢，以及良好的耐腐蚀性和无磁性，可以加工成不??同型材，广泛的应用在工业上，只有钢超过其使用量＾９」１１。??铝及其合金的在各个领域发展应用及消耗的持续上升可以归因于以下几个属性：??（１）减轻船只的重量，降低发动机的单机容量，可以减少油耗，节省油资源，可??提高船舶航行速度；增加承载能力，获得额外利润；还可以改善船的结构比例，增加船??舶航行稳定性，使船更方便操纵Ｗ１１。??（２）耐腐蚀。铝容易与空气中的氧气进行反应，在表面生成Ａｂ〇３，?Ａｈ〇３膜结构??致密可以保护内部的基体免受腐蚀，但Ａｉ２〇３保护膜在遇到卤素离子（ｃｒ、Ｂｒ、ｒ）和??碱离子时会发生剧烈反应而遭到破坏。??（３）焊接性能好，可以比较容易的进行焊接。??（４）易切割、容易进行冷弯、冲压、切削等各种形式的加工，加工成形性能好，适??合船体的流线化；可挤压出大型宽幅薄壁型材，减少焊缝的数量，使船体结构更加轻量??化和合理化？１］；??（５）具有较好的导电性能。铝的导电性是铜的２／３，可以作为替代品应用到很多电??子产品ｔｕ］。??３??
硕士研究生学位论文?丨绪论??均匀腐蚀?点蚀?缝隙腐蚀?电偶腐蚀??Ｍ?■：动??＿＿＿■??磨裰腐蚀?空泡腐蚀?微动腐蚀?晶间腐蚀??敁状?搴状??ｍｍｍｍ??剥落腐蚀?脱合金腐蚀应力腐蚀开裂疲劳腐蚀??图１．３主要腐蚀形态示意图??Ｆｉｇｕｒｅ?１．３?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｍａｉｎ?ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ?ｐａｔｔｅｒｎｓ??１．４铝合金晶间腐蚀研宂现状??二十世纪中期起，铝合金的晶间腐蚀就引起了众多科学家的极大兴趣。目前，已经??提出了铝合金晶间腐蚀的三种主要理论。??Ｂｒｏｗｎ?ＲＨ，?Ｆｉｎｋ?ＷＬ等人１３８１在１９４１年提出１）：阳极性的晶界构成物（ＳＤＺ和／或??沉淀相）与晶格本体的腐蚀电位差异形成电偶腐蚀，进而导致晶间腐蚀。??ＧａｌｖｅｌｅＪＲ等人［２１１在１９７０年，研宄了纯Ａ１和一些特殊制备的Ａｌ－Ｃｕ合金的阳极行??为，以检查老化Ａｌ－４％Ｃｕ的晶间腐蚀机理。发现点蚀和晶间腐蚀之间有明显的关系。晶??间腐蚀仅在某些阴离子存在的情况下发生，并且在限定的电位范围内发生。点蚀电位的??差异是产生Ａｌ－４％Ｃｕ的晶间腐蚀的主要因素，而不是电极电位的差异。ＭａｉｔｍＳ等人＿??在１９８１年，在７０７５铝合金板中局部腐蚀的研究表明，腐蚀机理可以在动电位阳极极化??行为的基础上得到合理化的解释。７０７５铝合金在冷水淬火和回火己被证明点蚀和晶间??腐蚀易受其影响。优选的阳极路径被认为是在晶界附近的溶质富集（Ｚｎ和Ｍｇ）。通过??降低两个点蚀电位之间的差异以及分离出的溶质原子数量的减少，对Ｔ７３５１回火的过度??降低可以降低敏感性。结合两者的研究，可得出２）：?Ｓ
【参考文献】：
期刊论文
[1]浅谈铝合金在船舶与海洋工程中的应用[J]. 陈昊杰. 建材与装饰. 2017(30)
[2]低温长时间加热对T4态6000系铝合金晶间腐蚀性能的影响[J]. 何琼,许晓嫦,任鹏禾,禹灿,何浩鹏. 材料热处理学报. 2017(07)
[3]铝合金在船舶和海洋工程中的应用分析[J]. 逄世勇. 建材与装饰. 2016(31)
[4]7A04铝合金在西沙海洋大气中的腐蚀行为[J]. 邢士波,李晓刚,李丽,董超芳. 腐蚀与防护. 2013(09)
[5]2024-T3铝合金在模拟海洋大气环境中的腐蚀行为[J]. 刘艳洁,王振尧,柯伟. 中国有色金属学报. 2013(05)
[6]热处理对5083铝合金晶间腐蚀与力学性能的影响[J]. 李春红,李春梅. 功能材料. 2013(S1)
[7]5083铝合金电化学性能影响因素研究[J]. 陈珊,李国明,常万顺,陈学群. 装备环境工程. 2013(01)
[8]5083铝合金在模拟淡海水中的电化学行为研究[J]. 王伟伟,孙腾,侯健. 装备环境工程. 2012(01)
[9]时效温度和镁含量对高镁铝合金微观组织和腐蚀性能的影响[J]. 陈星霖,罗兵辉,刘成. 材料科学与工程学报. 2009(04)
[10]铝合金的晶间腐蚀与剥蚀[J]. 苏景新,张昭,曹发和,张鉴清,曹楚南. 中国腐蚀与防护学报. 2005(03)
博士论文
[1]舰船用含Zn5xxx系铝合金的抗腐蚀机理及板材开发[D]. 孟春艳.北京科技大学 2016
硕士论文
[1]5052铝合金微合金化及均匀化退火工艺研究[D]. 赵婧婧.重庆大学 2014
[2]6063铝合金晶间腐蚀的研究[D]. 孟小丹.沈阳大学 2013
[3]5083和6061铝合金缝隙腐蚀行为研究[D]. 张晋.哈尔滨工程大学 2013
[4]铝合金在3.5％NaCl溶液中的腐蚀行为研究及外加阴极电流保护[D]. 邵麟.哈尔滨工程大学 2012
本文编号：3624426
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