微弧氧化膜对7050铝合金氢致局部塑性变形的影响

发布时间：2021-06-07 06:30

　　目的改善7050铝合金在湿空气中氢致延迟开裂敏感性高的问题,以延长其使用寿命。方法采用微弧氧化工艺在铝合金表面生成微弧氧化膜,研究微弧氧化膜对高强铝合金氢致局部塑性变形的影响。通过双悬臂梁（DCB）试样恒位移试验,评价微弧氧化膜对7050铝合金应力腐蚀敏感性的影响,通过读数显微镜原位观察和记录裂纹扩展情况。利用扫描电镜观察断口形貌,采用定氢仪分析氢含量。结果经过微弧氧化处理后,7050铝合金氢致局部塑性变形行为明显下降。测得有微弧氧化膜试样的应力腐蚀开裂门槛值KISCC为23.340MPa·m1/2,而无微弧氧化膜试样的KISCC为16.934MPa·m1/2。有膜的裂纹扩展速率为6.378×10–6 m/s,无膜的裂纹扩展速率为1.3612×10–5 m/s。同时微弧氧化膜使铝合金DCB试样中氢的体积分数从0.281×10–6下降到0.163×10-6。结论微弧氧化膜可以降低铝合金裂纹尖端的氢含量,从而抑制铝合金的氢致局部塑性变形。 

【文章来源】：表面技术. 2020,49(08)北大核心EICSCD

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

DCB试样尺寸（单位：mm)

微弧氧化系统包含DSM30F电源柜、操作控制台、工作槽以及冷却系统和搅拌系统。电解液由10 g/L的硅酸钠（Na2SiO3）、1 g/L的氟化钾（KF）和5 g/L的氢氧化钠（NaOH）组成。通过使用冷却系统将电解液温度控制在30℃以下。在微弧氧化过程中，试样挂在铜棒上，作为工作的阳极，阴极为电解池内的钢板，电解液为工作的载体。微弧氧化是通过双向进行的恒压模式，在500 V的恒定电压下进行，恒定频率为400 Hz，微弧氧化时间为10 min，微弧氧化后的试样如图2所示。测得其微弧氧化膜厚为22.5μm。将微弧氧化处理后的试样放入湿空气（相对湿度为80%）中，温度控制在(35±1)℃。用读数显微镜观察并记录裂纹扩展长度，并用金相显微镜原位观察裂纹扩展情况。1.3 性能测试及组织观察

无微弧氧化膜与有微弧氧化膜的DCB恒位移试样在RH为80%的湿空气中的裂纹扩展情况如图3所示。图3a、c、e为无微弧氧化膜铝合金裂纹宏观形貌，图3b、d、f为有微弧氧化膜铝合金裂纹宏观形貌。由图3可以看出，裂纹扩展速率先快后慢，同一时间，有微弧氧化膜的铝合金试样的裂纹扩展速率明显小于无微弧氧化膜的铝合金试样。在裂纹扩展区，裂纹呈黑色，可以见到腐蚀产物和氧化现象，具有脆性特征。无膜试样裂纹周围存在大量微裂纹，主裂纹成“Z”字形不断向前扩展。研究表明，由于裂纹尖端应力集中，导致较高的氢压，即金属中含有过饱和氢，则它们会在各种不均匀处结合生成分子氢，从而产生巨大的内压力，这个压力会协助外应力使氢致裂纹产生和扩展。滑移带也可作为一种强氢陷阱诱导氢浓度，并导致沿滑移方向开裂。当裂纹交叉滑移带相互连通时，形成“Z”形裂纹[21-23]。2.2 微弧氧化膜对7050铝合金SCC敏感性的影响

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3216059