回归再时效中预时效对7050铝合金热轧板抗腐蚀性能的影响

作     者：辛星 

作者单位：中南大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张新明

授予年度：2013年

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：7050铝合金热轧板 回归再时效(RRA) 预时效 腐蚀性能 微观组织 

摘      要：20世纪70年代,美国Aloca公司开发出了合金强度、断裂韧性及抗应力腐蚀性能均较好的7050等第3代铝合金,并作为结构材料广泛应用在航空航天工业。然而,7050铝合金中厚板易产生剥落腐蚀和应力腐蚀开裂等腐蚀现象,严重地制约了材料的广泛应用。本文以国产航空用7050铝合金热轧板为实验研究对象,通过测定合金的硬度、电导率,进行剥落腐蚀和慢应变速率应力腐蚀实验,借助电化学手段表征和合金微观组织形貌观察,研究了回归再时效(RRA)中预时效对7050铝合金抗腐蚀性能的影响,获得了以下的主要结论： (1)探明了单级时效时间对合金剥落腐蚀性能的影响规律。发现在140℃单级时效温度下,延长单级时效时间,有利于合金抗腐蚀性能的提高,特别是当合金处于过时效状态时,抗剥落腐蚀性能较好。7050铝合金经过140℃/24h单级时效处理后(过时效状态),在EXCO溶液中浸泡48h,剥落腐蚀等级为EA+。 (2)借助电化学手段对7050铝合金的腐蚀性能进行了表征。在140℃单级时效温度下,随着时效时间增加,合金的稳定开路电位(自腐蚀电位Ecorr)升高,由极化曲线得到腐蚀电流值icorr变小,电化学阻抗谱中容抗弧半径增大,阻抗模值|z|升高。这些电化学特征量表明7050铝合金随着单级时效时间增加,抗腐蚀性能提高。 (3)探求了预时效温度对7050铝合金应力腐蚀性能的影响,优化了预时效温度。研究表明随着预时效温度升高,7050合金抗应力腐蚀性能先增强后降低,预时效温度为80℃,即预时效为稍微欠时效时,合金抗应力腐蚀性能较好,在缓慢应变速率(10-6s-1)和3.5%NaCl溶液腐蚀介质下,合金抗拉强度为473.5MPa,延伸率为10.67%,ISSRT指数为0.05824。 (4)从微观组织角度解释了合金抗应力腐蚀性能随预时效温度变化的机理。随着预时效温度升高,RRA时效后7050铝合金晶内析出相从以GP区为主转变为以η 为主,不易造成应力集中,对合金抗应力腐蚀性能有利。同时晶界析出相逐渐粗化,晶界不连续,合金晶界上不会产生连续的阳极溶解过程,合金应力腐蚀敏感性降低。但预时效温度进一步升高时,晶界会出现较宽的无沉淀析出带PFZ(如预时效温度为120℃时,RRA时效后合金晶界无沉淀析出带PFZ宽度约为140nm),PFZ易导致应力集中和阳极溶解过程,对合金抗应力腐蚀性能不利。 (5)在优化预时效温度基础上,对预时效时间进行了优化。研究发现预时效温度为80℃时,随着预时效时间增加,RRA时效后7050铝合金的ISSRT指数先降低,在24h时达到最小值3.127×10-2,之后随着预时效时间的进一步增加,合金ISSRT指数又再次升高,表明合金的抗应力腐蚀性能随着预时效时间增加先提高后降低。预时效制度为80℃/24h时,即预时效为稍微欠时效时,RRA时效后7050铝合金抗应力腐蚀性能较好,在缓慢应变速率(10-6S-1)和3.5%NaCl溶液腐蚀介质下,合金抗拉强度为494.1MPa,延伸率为9.749%,ISSRT指数为0.03127。