7055铝合金局部腐蚀后的力学性能研究

论文摘要

Al-Zn-Mg-Cu合金因其强度高密度低而广泛用作飞机的结构材料。在实际服役过程中,这些材料会不可避免的发生腐蚀,因此不仅要研究这些材料的耐蚀性能还要研究其被腐蚀后的力学性能变化,这对评价材料的可靠性及寿命具有十分重要的意义。本文中以具有不同微观组织的7055铝合金板材为对象,采用加速腐蚀的方法研究了晶间腐蚀和剥落腐蚀对其室温力学性能的影响规律,在光学显微镜、扫描电子显微镜、能谱、透射电子显微镜等系列检测分析的基础上对其影响机理进行了讨论,获得的主要结论如下:（1）经过晶间腐蚀浸泡后,T6、T73、RRA态的7055铝合金板材的强度和伸长率都下降,伸长率的下降程度明显高于强度。T6态的强度和伸长率的下降程度最大,RRA态的次之,T73态的最低。T6态和RRA态板材有明显的晶间腐蚀迹象,但前者的最大深度达0.170mm,等级为4,后者的的最大腐蚀深度仅为0.093mm,等级为3级;T73态主要发生了点蚀。（2）经过剥落腐蚀后,T6态板材拉伸过程发生脆性断裂,抗拉强度下降近30%;RRA态的强度下降了约18%,但伸长率下降了约67%;T73态的强度和伸长率下降程度最低,分别约为14%和40%。三种状态的板材的剥落腐蚀等级分别为EB级,EA级和PC级。（3）晶间和剥落腐蚀后,板材表面产生了大量的腐蚀缺口和沿晶裂纹,拉伸时缺口处易产生应力集中,增加了裂纹源的数量,同时沿晶腐蚀产生的氢可降低晶界的强度,因此腐蚀后板材的沿晶开裂比例增加,强度尤其是伸长率显著下降。局部腐蚀对板材的这种影响主要与其中晶粒组织和晶界第二相状态有关。T6态板材中晶界第二相分布连续,有利于腐蚀及裂纹沿晶的快速扩展,因此腐蚀后拉伸性能下降程度最高;而RRA态和T73态板材中晶界第二相粗化、分布不连续,有利于延缓腐蚀及裂纹的沿晶扩展,因此腐蚀后的拉伸性能下降程度更低。扁平晶较等轴晶更易发生剥落腐蚀,因此虽都经过RRA处理,具有扁平晶的板材,腐蚀后的拉伸性能较等轴晶板材的更低,且腐蚀后强度和伸长率的下降程度明显更大。（4）随着剥落腐蚀时间的延长,RRA态扁平晶板材在最初的6h,强度和伸长率迅速降低,而后缓慢降低;腐蚀24h后,板材的抗拉强度低于500MPa,伸长率只有1%左右;强度的降低程度显著低于伸长率。拉伸性能的降低程度与腐蚀时间（t）分别满足以下关系:Δσ(0.2(（t）=6.17×t0.356Δσb（t）=4.86×t0.440Δδ（t）=84.7×(1-e-0.576t)随着腐蚀时间的延长,板材的腐蚀深度不断增加,表层出现的沿晶腐蚀裂纹增多,腐蚀形成的缺口加深,导致拉伸性能不断降低。将样品表面的腐蚀损伤区域磨掉后,其拉伸性能仍未恢复到腐蚀前的水平,这说明腐蚀产生的氢引起了氢脆。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 前言
• 1.1 7055 铝合金概况
• 1.2 Al-Zn-Mg-Cu 合金热处理工艺
• 1.2.1 均匀化
• 1.2.2 固溶
• 1.2.3 时效
• 1.3 微观组织结构对Al-Zn-Mg-Cu 合金性能的影响
• 1.3.1 基体沉淀相
• 1.3.2 晶界析出相及无沉淀析出带
• 1.3.3 弥散粒子
• 1.3.4 粗大化合物
• 1.3.5 晶粒组织
• 1.4 Al-Zn-Mg-Cu 铝合金的局部腐蚀
• 1.4.1 点蚀
• 1.4.2 晶间腐蚀
• 1.4.3 剥落腐蚀
• 1.4.4 应力腐蚀
• 1.5 局部腐蚀对航空铝合金力学性能的影响
• 1.6 本论文的研究内容、目的及意义
• 第二章 材料及实验方法
• 2.1 技术路线
• 2.2 实验材料制备
• 2.2.1 材料成分
• 2.2.2 均匀化退火
• 2.2.3 轧制
• 2.2.4 固溶及时效
• 2.3 腐蚀实验
• 2.3.1 样品制备
• 2.3.2 晶间腐蚀实验
• 2.3.3 剥落腐蚀实验
• 2.4 性能测试及组织分析
• 2.4.1 室温拉伸性能测试
• 2.4.2 金相组织分析
• 2.4.3 断口观察和分析
• 2.4.4 透射电镜组织分析
• 第三章 7055 铝合金晶间腐蚀后的力学性能研究
• 3.1 前言
• 3.2 实验结果
• 3.2.1 室温拉伸性能
• 3.2.2 腐蚀形貌
• 3.2.3 断裂行为
• 3.2.4 微观组织
• 3.3 分析和讨论
• 3.4 本章小结
• 第四章 7055 铝合金剥落腐蚀后的力学性能研究
• 4.1 前言
• 4.2 实验结果
• 4.2.1 室温拉伸性能
• 4.2.2 腐蚀形貌
• 4.2.3 断裂行为
• 4.2.4 金相组织照片
• 4.3 分析与讨论
• 4.4 本章小结
• 第五章 腐蚀时间对7055 铝合金力学性能的影响
• 5.1 前言
• 5.2 实验结果
• 5.2.1 室温拉伸性能
• 5.2.2 腐蚀形貌
• 5.2.3 断口形貌
• 5.3 分析和讨论
• 5.4 本章小结
• 第六章 结 论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文及参与的科研工作