时效制度对A7N01S-T5铝合金腐蚀性能的影响研究

发布时间：2020-04-02 17:21

【摘要】：本课题以高速列车常用车体材料A7N01S-T5铝合金为研究对象,经固溶处理后,进行了不同的时效处理,包括峰值时效(T6)、过时效(T74)、回归再时效(RRA),研究不同时效状态合金的力学性能和腐蚀性能,并研究回归过程中温度及时间对A7N01铝合金的力学性能和腐蚀性能的影响,通过微观组织尤其是晶粒、析出相的观察,分析时效制度对A7N01S-T5铝合金力学性能及腐蚀性能的影响机制。试验结果表明,经T6处理后,A7N01铝合金的抗拉强度达到峰值,为440MPa,屈服强度为356MPa;经RRA处理后,合金的抗拉强度为470.47MPa,较T6状态提升了6.85%,屈服强度提升了18.69%;经T74处理后,合金的抗拉强度为409MPa,较T6状态降低了7.03%,屈服强度降低了4.83%;T74处理后合金的抗拉强度较RRA状态降低了12.99%,屈服强度降低了19.81%。三种时效状态合金的晶粒都是沿着轧制方向的条带状,T74状态的晶粒最细小,T6状态晶粒最大,RRA状态晶粒大小略小于T6状态,晶界处分布有大颗粒黑色杂质相。T74和RRA状态的试样的小角度晶界占比少于T6试样,大晶界角度的占比相近。T74状态合金的晶内析出相尺寸最大,且析出相分布密度最小,这使得其强度显著降低。经一系列电化学测试可知,在开路情况下,耐蚀倾向顺序为T74RRAT6,T74状态合金的Icorr最小为4.8749×10~(-6)A/cm~2,T6状态合金的Icorr最大为4.1138×10~(-5)A/cm~2,不同状态合金的自腐蚀电流密度由大到小为T6RRAT74。在电化学阻抗谱中可以看出,T74合金的阻抗谱没有出现感抗弧,这说明T74状态合金发生点蚀时间晚于T6和RRA合金,且其R_t值最大,T6合金的R_t值最小,故T74合金耐蚀性能最好,T6状态耐蚀性最差。电化学噪声时域谱说明在晶间腐蚀溶液中铝合金氧化膜的破裂与修复交替进行,最初发生点蚀,然后点蚀转变为晶间腐蚀,期间腐蚀产物在试样的蚀孔中堆积降低了金属与溶液间离子交换率,使得反应速度降低,后期腐蚀产物脱落,腐蚀反应速度增大,尤其是T6状态合金腐蚀情况最严重,出现裂蚀现象。T6状态合金的晶界析出相呈连续链状分布,且晶界两侧的晶界无析出带(PFZ)很窄,由于晶界和基体之间的电化学差异,晶界会优先开始腐蚀,晶界上会沿着析出相形成一条腐蚀通道,加速晶界腐蚀的发生,而T74和RRA状态合金的晶界析出相尺寸都较大且呈断续点状分布,且晶界两侧分布有明显的PFZ,这使得晶界上的腐蚀通道难以形成,腐蚀电流密度也降低。对于不同回归温度和时间的RRA状态的A7N01铝合金来说,当回归温度相同时,随着回归时间的延长,A7N01铝合金的硬度和强度逐渐下降,回归温度越高,强度和硬度下降速度越快,且原先较大的再结晶晶粒逐渐变大,小角度晶界数量逐渐变多,晶粒内部的析出相的平均尺寸变大;当回归时间相同时,随着回归温度的升高,晶粒内部的析出相的平均尺寸略微增大,分布密度降低,这显著降低了合金的强度。在浸泡96h之后200°C-1h试样的噪声电阻R_n小于200°C-2h试样,说明回归温度相同时,回归时间越长,试样在腐蚀后期的腐蚀活性越低。230°C-40min试样的R_n值一直小于250°C-40min试样,这说明当回归时间相同时,回归温度越高,再时效后试样的耐蚀性越好。回归温度越高、回归时间越长,合金晶界上的析出相大小、间隙以及PFZ宽度越大,晶界上的析出相不能为晶间腐蚀形成腐蚀通道,腐蚀电流密度由于PFZ的存在降低,使得合金的耐腐蚀性能变好。
【图文】：

图 1-1 回归再时效组织变化示意图(a)峰值时效(b)回归处理(c)二次峰值时效 处理实际上是三级时效。如图 1-1(a)所示，第一级时效后在晶内形分布的 η’相共格析出物，并沿晶界形成尺寸较大的链状 η 相非共格的回归加热时，由于晶内析出的 η’相在回归温度下不稳定，会发生合金的强度，而分布在晶界的部分 η 相聚集在一起，不再呈链状分类似 T74 状态的组织，如图(b)所示。再时效处理使合金达到最大强出细小而弥散的第二相质点，而晶界较回归状态几乎不发生变化，经过完整的回归再时效处理后，在晶内形成了如同 T6 状态的组织，74 状态的组织。这种组织的形成，使合金获得了高强度、高抗应力剥落腐蚀性。x 系铝合金的常见腐蚀与机理间腐蚀

西南交通大学硕士研究生学位论文 路电位电极电位与电流之间关系的曲线。阳极极化和电流之间关系、阴极电位和电流之间关系：控制电流法和控制电位法。稳态测量中，，控制电位的测量通常又分为两。恒电位法就是控制工作电极的电位于不同电流密度的稳定值。电位扫描法是控制工作记录相应的流过工作电极的外测电流密度的稳定的测量方法。如下：一般极化曲线可分为微极化区、弱菲尔直线相交于一点，该交点对应在坐蚀电位，见图 1-2。
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG146.21;TG166.3

【参考文献】

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本文编号：2612227