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根據(jù)目前的研究，在空氣中，空氣對(duì)航空鋁幾乎不發(fā)生SCC現(xiàn)象。*，CL-對(duì)金屬的腐蝕影響是很大的，本文專門介紹NaCl溶液對(duì)航空鋁的應(yīng)力腐蝕影響。

• 航空鋁應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)

應(yīng)力腐蝕影響采用標(biāo)準(zhǔn)：慢應(yīng)變速率拉伸(SSRT)試驗(yàn)按GB/T15970.4-2000進(jìn)行。

試樣：25mm×6mm×3mm；

試樣取樣方向?yàn)閿D壓方向。

試驗(yàn)過程：試樣用600﹟～1000﹟砂紙逐級(jí)打磨,然后用丙酮清洗,再用蒸餾水清洗并吹干，用氯丁橡膠封閉非工作段表面。安裝試樣后施加約150N的預(yù)加載，應(yīng)變速率分別取0.33×10^-5和1×10^-6s^-1；環(huán)境分別為空氣和3.5%NaCl溶液。

試樣斷裂后，立即對(duì)試樣進(jìn)行后續(xù)處理（用蒸餾水沖洗斷口,再在丙酮中超聲波清洗,吹干后放入干燥皿中），用掃描電鏡進(jìn)行斷口形貌分析。

• 試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果：

1. 5083鋁合金的應(yīng)力2應(yīng)變行為將試樣分別在空氣中和3.5%NaCl溶液中進(jìn)行SSRT試驗(yàn)，應(yīng)變速率為0.33×10^-5s^-1，應(yīng)力2應(yīng)變曲線如圖1所示。由圖1可見，試樣在溶液中的延伸率明顯低于空氣中的，抗拉強(qiáng)度也比空氣中的有不同程度的降低，這說明5083鋁合金在3.5%NaCl溶液中具有應(yīng)力腐蝕敏感性。

圖1           航空鋁5083在空氣和3.5%NaCl溶液中的SSRT曲線

應(yīng)力腐蝕指數(shù)I_SSRT是將SSRT試驗(yàn)所獲得的各項(xiàng)力學(xué)性能指標(biāo)進(jìn)行數(shù)學(xué)處理的結(jié)果，與單項(xiàng)力學(xué)性能指數(shù)相比能更好地反映應(yīng)力腐蝕斷裂敏感性,常作為應(yīng)力腐蝕的重要判據(jù)，計(jì)算式為：               

I_SSRT=1-[σ_fw×(1+δ_fw)]/[σ_fA×(1+δ_fA)]               (1)

式中：

σ_fw為在環(huán)境介質(zhì)中的斷裂強(qiáng)度，Mpa；

σ_fA為在惰性介質(zhì)中的斷裂強(qiáng)度，Mpa；

δ_fw為在環(huán)境介質(zhì)中的斷裂伸長(zhǎng)率，%；

δ_fA為在惰性介質(zhì)中的斷裂伸長(zhǎng)率，%；

本試驗(yàn)中惰性介質(zhì)為空氣，I_SSRT從0→1表示應(yīng)力腐蝕斷裂敏感性增加,I_SSRT計(jì)算結(jié)果如表2

表2           5083鋁合金慢拉伸力學(xué)性能及ISSRT值

1. 應(yīng)變速率對(duì)5083鋁合金SCC行為的影響應(yīng)變速率是影響材料SCC行為的重要參量,通常使用的應(yīng)變速率范圍為10^-4～10^-8s^-1，對(duì)大多數(shù)材料,應(yīng)力腐蝕zui敏感的應(yīng)變速率約為10^-6s^-1,在一給定環(huán)境介質(zhì)條件下,將存在一*應(yīng)變速率,以區(qū)分材料的SCC敏感性。

從表2可見,同一預(yù)變形條件下,拉伸應(yīng)變速率較低的試樣具有較高的SCC敏感性。

發(fā)生SCC行為必然存在于某一應(yīng)變速率范圍內(nèi),應(yīng)變速率過高,斷裂伸長(zhǎng)率接近空氣介質(zhì)中所測(cè)得的,韌性損失較少,SCC不敏感,即在高應(yīng)變速率下,環(huán)境介質(zhì)和試樣間還未進(jìn)行SCC所要求的恰當(dāng)反應(yīng),塑性形變就使試樣很快斷裂;另一方面,應(yīng)變速率過低,材料被拉伸滑移產(chǎn)生新鮮表面,而新鮮表面上的鈍化膜形成得足夠快,3.5%NaCl溶液不能充分發(fā)揮其在SCC過程中的作用,試樣的強(qiáng)度、韌性與空氣中的結(jié)果相差不大。

采用慢應(yīng)變速率拉伸(SSRT)測(cè)試法及掃描電鏡(SEM)與透射電鏡(TEM)分析手段,研究了預(yù)變形量及應(yīng)變速率對(duì)5083鋁合金在空氣和3.5%NaCl溶液中應(yīng)力腐蝕開裂(SCC)行為的影響。結(jié)果表明:在空氣中,5083鋁合金幾乎不發(fā)生SCC現(xiàn)象,其斷口均呈現(xiàn)韌性斷裂形貌;在3.5%NaCl溶液中,5083鋁合金具有SCC敏感性,其斷口呈現(xiàn)局部沿晶界或相界斷裂形貌,隨著應(yīng)變速率的減小,應(yīng)力腐蝕敏感指數(shù)(ISSRT)增大,當(dāng)應(yīng)變速率至1×10-6s^-1時(shí),其應(yīng)力腐蝕斷口呈現(xiàn)典型的解理脆斷特征;(Mgl8)等第二相析出及預(yù)變形后位錯(cuò)增多是導(dǎo)致5083鋁合金SCC敏感性增大的主要原因。

3 結(jié)論

(1)在空氣中，5083鋁合金幾乎不發(fā)生SCC現(xiàn)象,其斷口均呈現(xiàn)韌性斷裂形貌；在3.5%NaCl溶液中,5083鋁合金具有SCC敏感性,其斷口呈現(xiàn)局部沿晶界或相界斷裂形貌。

(2)隨著應(yīng)變速率的減小，I_SSRT值增大,當(dāng)應(yīng)變速率減至1×10^-6s-1，5083鋁合金的應(yīng)力腐蝕斷口呈現(xiàn)典型的解理脆斷特征。

(3)預(yù)變形量增大引起位錯(cuò)密度升高,殘余應(yīng)力增大，5083鋁合金的SCC敏感性增大。