祁 星,宋仁國,祁文娟,金驥戎,王 超,李 海
(1 常州大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院,江蘇 常州 213164;2 常州大學(xué) 江蘇省材料表面科學(xué)與技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江蘇 常州 213164)
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pH值對(duì)7050鋁合金膜致應(yīng)力和應(yīng)力腐蝕敏感性的影響
祁星1,2,宋仁國1,2,祁文娟1,2,金驥戎1,2,王超1,2,李海1
(1 常州大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院,江蘇 常州 213164;2 常州大學(xué) 江蘇省材料表面科學(xué)與技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江蘇 常州 213164)
采用慢應(yīng)變速率拉伸法和流變應(yīng)力差值法研究了7050鋁合金在3.5%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))NaCl水溶液中膜致應(yīng)力和應(yīng)力腐蝕敏感性隨pH值的變化規(guī)律。結(jié)果表明:當(dāng)pH≤7時(shí),隨著pH值的增大,膜致應(yīng)力和應(yīng)力腐蝕敏感性均下降,當(dāng)pH>7時(shí),膜致應(yīng)力和應(yīng)力腐蝕敏感性隨著pH值的增大而提高;而當(dāng)pH=1,14時(shí),腐蝕的類型為剝蝕,合金基體發(fā)生剝落,表面沒有鈍化膜產(chǎn)生。pH值在6~9之間時(shí),膜致應(yīng)力隨pH的變化比較平緩,而pH在2~5和10~13之間時(shí),膜致應(yīng)力變化則較為劇烈,整體的變化曲線呈山谷形。膜致應(yīng)力和應(yīng)力腐蝕敏感性具有很強(qiáng)的相關(guān)性。 XPS研究表明,膜致應(yīng)力值與鈍化膜的成分有關(guān)。
7050鋁合金;應(yīng)力腐蝕敏感性;pH值;膜致應(yīng)力
7050鋁合金以其高強(qiáng)度、低密度、高彈性模量等特性被廣泛應(yīng)用于航空、航天等工業(yè)領(lǐng)域[1-3],然而該合金在含有Cl-等腐蝕介質(zhì)的溶液中易發(fā)生應(yīng)力腐蝕開裂(Stress Corrosion Cracking, SCC)[4-6]。近幾年來,研究者們提出了一種解釋SCC發(fā)生的新機(jī)理[7]:溶解不斷促進(jìn)局部塑性變形最終導(dǎo)致SCC。Lu等對(duì)黃銅、304不銹鋼、α-Ti等材料應(yīng)力腐蝕行為的研究表明[8-10],腐蝕過程能夠促進(jìn)位錯(cuò)的發(fā)生和運(yùn)動(dòng),而且只有當(dāng)腐蝕產(chǎn)生的位錯(cuò)發(fā)生和運(yùn)動(dòng)達(dá)到臨界條件時(shí),應(yīng)力腐蝕裂紋才會(huì)在無位錯(cuò)區(qū)(Dislocation Free Zone, DFZ)形核。
在大多數(shù)陽極溶解控制的腐蝕過程中,在合金表面會(huì)形成鈍化膜或者脫合金層,形成的鈍化膜或者脫合金層對(duì)SCC具有重要影響。實(shí)驗(yàn)表明[11-13],鈍化膜或者脫合金層會(huì)使合金在沿著與外應(yīng)力平行的方向產(chǎn)生一個(gè)很大的附加的拉應(yīng)力,透射電鏡(TEM)原位觀察證實(shí)[12],腐蝕過程能夠促進(jìn)位錯(cuò)的發(fā)生和運(yùn)動(dòng),這可能是因?yàn)楦g過程中膜致附加應(yīng)力協(xié)同外應(yīng)力提高了局部塑性變形的速率。取7050鋁合金試樣在空氣中拉伸至屈服,然后在NaCl溶液中浸泡一段時(shí)間,取出吹干后在空氣中繼續(xù)拉伸至屈服,如果屈服應(yīng)力和浸泡之前在空氣中拉伸的流變應(yīng)力相等,就表明鈍化膜沒有產(chǎn)生一個(gè)附加的應(yīng)力;如果屈服應(yīng)力小于流變應(yīng)力,那么它們的差值就是鈍化膜引起的附加應(yīng)力,同時(shí)這個(gè)附加拉應(yīng)力能夠促進(jìn)塑性變形。
目前,關(guān)于鋁合金鈍化膜產(chǎn)生的膜致應(yīng)力及其與應(yīng)力腐蝕敏感性關(guān)系的報(bào)道較少,因此,本工作采用慢應(yīng)變速率拉伸法(Slow Strain Rate Testing, SSRT)和流變應(yīng)力差值法研究了7050鋁合金在不同pH值的3.5%(質(zhì)量分?jǐn)?shù),下同)NaCl溶液中浸泡后產(chǎn)生的膜致應(yīng)力和應(yīng)力腐蝕敏感性之間的關(guān)系,同時(shí)進(jìn)行了電化學(xué)阻抗測(cè)試、X射線光電子能譜(XPS)和掃描電鏡(SEM)觀察。
1.1材料及熱處理
實(shí)驗(yàn)用材料為美國Alcoa公司生產(chǎn)的7050鋁合金55mm厚板材,化學(xué)組分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%):Zn 6.42, Mg 2.25, Cu 2.02, Zr 0.13, Ti 0.03, Mn 0.10, Cr 0.04, Fe 0.11, Si 0.07,其余為Al。
首先將合金在470℃保溫120min,冷水淬火,自然時(shí)效一周,然后在135℃時(shí)效24h。此熱處理工藝能夠保證合金有較高的強(qiáng)度和韌性。
1.2SSRT實(shí)驗(yàn)
試樣按照GB/T 228—2010加工,采用工作段標(biāo)距長20mm,直徑4mm的標(biāo)準(zhǔn)圓棒試樣進(jìn)行慢應(yīng)變速率拉伸實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)取樣方向?yàn)槎虣M(S-T)向,即垂直于鋁合金板材的軋制方向,一般認(rèn)為此方向的應(yīng)力腐蝕敏感性最高[14]。合金的應(yīng)力腐蝕敏感性采用強(qiáng)度的損失作為度量,即:It=(1-tSCC/tF)×100%和Iσ=(1-σSCC/σF)×100%,σF,tF和σSCC,tSCC分別表示在空氣中拉伸的斷裂應(yīng)力和斷裂時(shí)間,以及在不同pH值的3.5%NaCl水溶液中浸泡6h后的斷裂強(qiáng)度和斷裂時(shí)間。SSRT的拉伸速率為1×10-6s-1。實(shí)驗(yàn)之前,首先將試樣在1%NaOH溶液中浸泡1min以除去表面的氧化膜,然后在稀硝酸溶液中清洗,最后在蒸餾水中清洗并吹干。溶液的pH值用NaOH或者H2SO4調(diào)節(jié)。實(shí)驗(yàn)在空氣中拉伸至屈服后,用上述方法除去新生成的氧化膜,然后立即放入3.5%NaCl水溶液中浸泡6h以形成鈍化膜,取出吹干后再在空氣中拉伸至屈服,屈服應(yīng)力為σys,而浸泡之前的流變應(yīng)力為σf,二者之間的差值即為鈍化膜產(chǎn)生的膜致應(yīng)力,即:σP=σf-σys。
1.3電化學(xué)阻抗實(shí)驗(yàn)
采用PAR273A電化學(xué)工作站進(jìn)行電化學(xué)阻抗實(shí)驗(yàn),三個(gè)電極分別為飽和甘汞電極作為參比電極;鉑電極作為輔助電極;鋁合金基片作為工作電極。基片的面積為1cm2,電解液為3.5%NaCl溶液,體積為120cm3。實(shí)驗(yàn)采用的頻率范圍為10-2~105Hz,開路電位下的正弦振幅偏差為5mV。
1.4SEM觀察
鈍化膜的顯微觀察在JSM-6510掃描電鏡上進(jìn)行。
1.5XPS分析
X射線光電子能譜實(shí)驗(yàn)采用 ESCALABMKLL光電子能譜儀。 鎂陽極源產(chǎn)生MgKaX射線源,鈍化膜表面的電子被電子倍增器捕獲。
2.1鈍化膜和應(yīng)力腐蝕敏感性
7050鋁合金在不同pH值的3.5%NaCl溶液中浸泡6h后的鈍化膜形貌如圖1所示。當(dāng)pH值為1和14時(shí),試樣表面開始剝落(見圖1(a),(f)),表明試樣受到了強(qiáng)烈的腐蝕,腐蝕的類型為剝蝕,因此,試樣的表面沒有鈍化膜形成。而當(dāng)pH值為7和9時(shí),如圖1(c),(d)所示,鈍化膜較為平整,表面沒有腐蝕產(chǎn)物形成;當(dāng)pH值為2和13時(shí),如圖1(b),(e)所示,鈍化膜較為疏松,并且凹凸不平,通常情況下,這種類型的鈍化膜能夠產(chǎn)生較大的膜致應(yīng)力[12]。
試樣在空氣中拉伸的平均斷裂應(yīng)力和斷裂時(shí)間分別為σF=500MPa和tF=42h,而在不同pH值的3.5%NaCl溶液中浸泡6h后的斷裂應(yīng)力和斷裂時(shí)間列于表1,同時(shí)不同條件下的應(yīng)力腐蝕敏感性Iσ和It也列于表1。圖2為應(yīng)力腐蝕敏感性隨pH值的變化情況,盡管Iσ和It的絕對(duì)值有所差別,但是它們的變化趨勢(shì)基本相同,均呈現(xiàn)一個(gè)明顯的谷狀,在曲線兩端即pH值在2~5和10~13時(shí)應(yīng)力腐蝕敏感性隨電位變化較為劇烈,而pH值在6~9之間較為平緩,當(dāng)pH=7時(shí),應(yīng)力腐蝕敏感性獲得最小值。
2.2膜致應(yīng)力隨pH值的變化
在不同pH值的3.5%NaCl溶液中浸泡前后的鈍化膜于空氣中拉伸的應(yīng)力-應(yīng)變曲線如圖3所示,虛線表示浸泡前在空氣中拉伸至屈服的曲線,試樣在A點(diǎn)卸載,實(shí)線表示卸載后經(jīng)過6h浸泡之后重新拉伸至屈服的曲線,試樣在B點(diǎn)卸載。A點(diǎn)的流變應(yīng)力和B點(diǎn)的屈服應(yīng)力之間的差值就是鈍化膜產(chǎn)生的附加應(yīng)力,即σP=σf-σys。膜致應(yīng)力σP列于表2。需要指出的是,采用流變應(yīng)力差值法算出的膜致應(yīng)力為整個(gè)試樣沿截面上的平均應(yīng)力[9]。從圖3可以看出pH=7,9時(shí)膜致應(yīng)力的值較為相近,而當(dāng)pH=2,13時(shí)膜致應(yīng)力的值也較為相近,但與pH=7,9時(shí)的值相差較大,說明pH=7,9與pH=2,13時(shí)鈍化膜的類型有很大的差異。圖3表明膜致附加應(yīng)力與外應(yīng)力的方向平行并且能夠協(xié)助外應(yīng)力促進(jìn)合金的塑性變形。膜致應(yīng)力產(chǎn)生的應(yīng)力強(qiáng)度因子KIP與外應(yīng)力產(chǎn)生的應(yīng)力強(qiáng)度因子KIa疊加在一起促進(jìn)位錯(cuò)的發(fā)生和運(yùn)動(dòng),進(jìn)而導(dǎo)致腐蝕裂紋的萌生和擴(kuò)展。這一結(jié)果已被TEM觀察實(shí)驗(yàn)所證實(shí)[15]。
圖1 7050鋁合金試樣在不同pH值的3.5%NaCl溶液中浸泡6h后的鈍化膜形貌 (a)pH=1;(b)pH=2;(c)pH=7;(d)pH=9;(e)pH=13;(f)pH=14Fig.1 The passive film morphology of 7050 aluminum alloy after immersed in 3.5%NaCl solution for 6h with various pH values(a)pH=1;(b)pH=2;(c)pH=7;(d)pH=9;(e)pH=13;(f)pH=14
pHtSCC/hσSCC/MPaItIσ216.01450.620.71318.92050.550.59423.92300.430.54529.43200.300.36631.53350.250.33731.93450.240.31829.43400.300.32927.32950.350.411018.92200.550.561111.41500.730.701210.91000.740.80135.0800.880.84
圖2 7050鋁合金應(yīng)力腐蝕敏感性隨pH值的變化Fig.2 Variation of susceptibility to SCC with various pH values of 7050 aluminum alloy
表2 不同pH值下7050鋁合金的腐蝕過程中產(chǎn)生的膜致應(yīng)力
圖3 同一試樣形成鈍化膜前后的應(yīng)力-應(yīng)變曲線 (a)pH=2,σP=90MPa;(b)pH=7,σP=46MPa;(c)pH=9,σP=54MPa;(d)pH=13,σP=112MPaFig.3 Stress-strain curves before and after the passive film forming on the same specimen (a)pH=2,σP=90MPa;(b)pH=7,σP=46MPa;(c)pH=9,σP=54MPa;(d)pH=13,σP=112MPa
圖4 不同pH值的膜致應(yīng)力與應(yīng)力腐蝕敏感性Fig.4 Passive film-induced stress and susceptibility to SCC with various pH values
膜致應(yīng)力隨pH值的變化以及應(yīng)力腐蝕敏感性隨pH值的變化如圖4所示,可以看出二者隨pH值的變化一致,都是呈現(xiàn)一個(gè)谷狀曲線,并且當(dāng)pH=7時(shí),二者均獲得最小值。這說明一個(gè)較大的附加應(yīng)力的產(chǎn)生是陽極溶解型應(yīng)力腐蝕發(fā)生的必要條件。
2.3電化學(xué)阻抗測(cè)試
圖5為pH為2,7,9和13時(shí)的Nyquist圖。pH=7,9時(shí),Nyquist圖的低頻部分呈現(xiàn)鈍化膜的容抗弧,低頻段容抗弧半徑較大,阻抗模值高;當(dāng)pH=2,13時(shí),阻抗模值和容抗弧半徑均明顯小于pH=7,9時(shí)的值,說明當(dāng)pH=2,13時(shí)浸泡后形成的疏松的鈍化膜抗應(yīng)力腐蝕性較差,而當(dāng)pH=7,9時(shí)浸泡后形成的平整嚴(yán)密的鈍化膜的抗應(yīng)力腐蝕性相對(duì)較好。圖6為pH為2,7,9和13時(shí)的Bode圖。pH=2,13與pH=7,9時(shí)的Bode圖在低頻段(10-2~10Hz)有明顯的區(qū)分,pH=2,13時(shí)的|Z|值小于pH=7,9時(shí)的值。在中頻段(10~103Hz)時(shí)|Z|值急劇上升,而在高頻段(103~105Hz)時(shí)則較為平緩,并且各pH之間的差別不大。圖7為相應(yīng)的電化學(xué)等效電路圖,其中Rs為電解質(zhì)的電阻,Cf-Rf為表征鋁合金表面鈍化膜的組元,Cp-Rp為表征腐蝕反應(yīng)的組元。各組元的參數(shù)如表3所示,擬合時(shí),電容元件采用恒相位角元件(CPE)代替時(shí),能夠得到更好的擬合效果,CPE的定義為:
(1)
圖5 不同pH值時(shí)7050鋁合金的Nyquist圖Fig.5 Nyquist plots of 7050 aluminum alloy with various pH values
2.4XPS分析
圖8為鈍化膜中元素的XPS化學(xué)峰位和積分強(qiáng)度隨pH值的變化,圖8中豎線是元素化學(xué)態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)峰位。由圖8可知,隨著pH值的不同,Al2p和O1s 峰位有不同程度的變化,二者都有一個(gè)明顯的化學(xué)態(tài)即Al2O3,其中對(duì)應(yīng)于Al2p峰位的Al2O3鍵能為74.3eV,對(duì)應(yīng)O1s峰位的Al2O3鍵能為532.1eV,說明鈍化膜中的主要成分為Al2O3。從圖8中可以明顯看出無論是Al2p還是O1s峰位,當(dāng)pH=7,9時(shí)Al2O3的含量均高于pH=2,13時(shí)的值。
圖6 不同pH值時(shí)7050鋁合金的Bode圖Fig.6 Bode plots of 7050 aluminum alloy with various pH values
圖7 7050鋁合金試樣在3.5%NaCl溶液中的等效電路Fig.7 Equivalent circuit of 7050 aluminum alloy specimens in 3.5%NaCl solution
表3 等效電路中各組元的電化學(xué)阻抗參數(shù)
圖8 7050鋁合金的XPS分析圖 (a)Al2p;(b)O1sFig.8 XPS spectra of Al2p (a) and O1s (b) of 7050 aluminum alloy passive film
7050鋁合金在3.5%NaCl水溶液中發(fā)生陽極溶解的反應(yīng)為[16]:
(2)
(3)
(4)
其中Al(OH)3為絮狀物,在溶液中會(huì)失水生成氧化物:
(5)
如圖8所示,當(dāng)6≤pH≤9時(shí),生成的Al2O3較多,附著在鋁合金基體表面形成平整嚴(yán)密的膜層,膜層與合金基體之間的相互作用會(huì)產(chǎn)生膜致附加應(yīng)力,Al2O3的增多在一定程度上減緩溶液向合金基體的滲透和擴(kuò)散,從而減小了溶解過程中的腐蝕速率,同時(shí)Al2O3會(huì)封住原有的腐蝕裂紋口,阻礙其繼續(xù)擴(kuò)展。而當(dāng)pH≤5或者pH≥10時(shí),溶液中的H+或OH-離子的平衡被打破,Al2O3開始溶解,溶液中的Cl-向基體擴(kuò)散的速率增加,裂紋萌生,鋁合金基體表面的鈍化膜變得疏松,膜層與合金基體之間的相互作用增強(qiáng),進(jìn)而導(dǎo)致膜致應(yīng)力提高。同時(shí)溶液中還會(huì)發(fā)生少量的如下反應(yīng)[17]:
(6)
Al(OH)2Cl的存在也會(huì)加速腐蝕速率導(dǎo)致裂紋的萌生。當(dāng)pH=1或pH=14時(shí),Al2O3溶解速率大于其生成的速率,鋁合金的基體暴露,并開始發(fā)生剝蝕,因此未產(chǎn)生膜層與合金基體之間的相互作用,也就不會(huì)產(chǎn)生膜致應(yīng)力。
電化學(xué)阻抗測(cè)試主要表征了在不同pH值溶液中浸泡6h后形成的鈍化膜的抗腐蝕特性,阻抗模值和容抗弧半徑越小,則抗腐蝕性越差,試樣整體的應(yīng)力腐蝕敏感性越高,從而導(dǎo)致拉伸時(shí)的屈服強(qiáng)度隨著應(yīng)力腐蝕敏感性的升高而降低。從圖3和圖5可以看出屈服強(qiáng)度隨pH值的變化與電化學(xué)阻抗參數(shù)隨pH值的變化趨勢(shì)保持一致,說明膜致應(yīng)力的存在是導(dǎo)致屈服強(qiáng)度下降的直接原因,然而膜致應(yīng)力究竟以何種機(jī)制降低了屈服強(qiáng)度,還需要更深入的研究。表3為等效電路擬合的參數(shù)值,其中Cf和Cp值越高,Rf和Rp值越低,試樣越容易受到腐蝕,Rs為電解質(zhì)的電阻,在不同pH值下相差不大,均在同一個(gè)數(shù)量級(jí)。
7050鋁合金在不同pH值的3.5%NaCl水溶液中發(fā)生SCC時(shí),如圖4所示,當(dāng)pH值為1和14時(shí)鈍化膜不存在,膜致應(yīng)力為零,從而不發(fā)生應(yīng)力腐蝕,由圖1可知發(fā)生了剝蝕;當(dāng)pH>7時(shí), 膜致應(yīng)力大于零,隨著pH值上升,膜致應(yīng)力升高,從而SCC敏感性也提高;pH≤7時(shí),隨著pH值上升,膜致應(yīng)力降低,應(yīng)力腐蝕敏感性也降低。由此可知鈍化膜引起的應(yīng)力隨pH的變化規(guī)律與SCC敏感性隨pH的變化規(guī)律基本一致。
(1)7050鋁合金試樣在3.5%NaCl溶液中浸泡后于空氣中拉伸至屈服的屈服應(yīng)力小于浸泡前試樣在空氣中拉伸至屈服的流變應(yīng)力,其差值就是膜致附加應(yīng)力,它能夠協(xié)助外應(yīng)力促進(jìn)合金的塑性變形。
(2)7050鋁合金在不同pH值的3.5%NaCl溶液中,當(dāng)pH≤7時(shí),隨著pH值的增大,膜致應(yīng)力和應(yīng)力腐蝕敏感性均下降,當(dāng)pH>7,膜致應(yīng)力和應(yīng)力腐蝕敏感性隨著pH值的增大而提高;而當(dāng)pH=1,14時(shí),腐蝕的類型為剝蝕,合金基體發(fā)生剝落,表面沒有鈍化膜產(chǎn)生。
(3)鈍化膜引起的應(yīng)力隨pH的變化規(guī)律和SCC敏感性隨pH的變化規(guī)律具有很強(qiáng)的相關(guān)性。膜致應(yīng)力是陽極溶解型應(yīng)力腐蝕發(fā)生的必要條件。
[1]CHEN S Y,CHEN K H,PENG G S,et al.Effect of quenching rate on microstructure and stress corrosion cracking of 7085 aluminum alloys[J].Transactions of Nonferrous Metals Society of China,2012,22(1):47-52.
[2]LIN J C,LIAO H L,JEHNG W D, et al.Effect of heat treatments on the tensile strength and SCC-resistance of AA7050 in an alkaline saline solution[J].Corrosion Science,2006,48 (10):3139-3156.
[3]辛星,張新明,劉勝膽,等.回歸再時(shí)效中預(yù)時(shí)效溫度對(duì)7050鋁合金應(yīng)力腐蝕性能的影響[J].材料工程,2014,(5): 29-34.
XIN Xing,ZHANG Xin-ming,LIU Sheng-dan,et al.Effect of pre-aging temperature in retrogression and re-aging treatment on stress corrosion resistance of 7050 aluminum alloy[J].Journal of Materials Engineering,2014,(5): 29-34.
[4]王宇,鄧運(yùn)來,康建可,等.振動(dòng)對(duì)7055鋁合金蠕變時(shí)效成形的影響[J].航空材料學(xué)報(bào),2014,34(3):81-85.
WANG Yu,DENG Yun-lai,KANG Jian-ke,et al.Effects of vibration on creep aging forming of 7055 aluminum alloy[J].Journal of Aeronautical Materials,2014,34(3):81-85.
[5]佘歡,疏達(dá),儲(chǔ)威,等.Fe和Si雜質(zhì)元素對(duì)7XXX系高強(qiáng)航空鋁合金組織及性能的影響[J].材料工程,2013,(6):92-98.
SHE Huan,SHU Da,CHU Wei,et al.Effects of Fe and Si impurities on the microstructure and properties of 7XXX high strength aircraft aluminum alloys[J].Journal of Materials Engineering,2013,(6):92-98.
[6]孫文會(huì),張永安,李錫武,等.固溶熱處理對(duì)7136鋁合金組織性能的影響[J].航空材料學(xué)報(bào),2014,34(3):35-41.
SUN Wen-hui,ZHANG Yong-an,LI Xi-wu,et al.Effect of solution treatment on microstructures and mechanical properties of 7136 aluminum alloy[J].Journal of Aeronautical Materials,2014,34(3):35-41.
[7]GUO X Z,GAO K W,CHU W Y,et al.Correlation between passive film-induced stress and stress corrosion cracking of α-Ti in a methanol solution at various potentials[J].Materials Science and Engineering: A,2003,346(1-2):1-7.
[8]LU H,GAO K W,CHU W Y.Determination of tensile stress induced by dezincification layer during corrosion for bass[J].Corrosion Science,1998,40(10):1663-1670.
[9]CHEN H,GUO X Z,CHU W Y,et al.Martensite caused by passive film-induced stress during stress corrosion cracking in type 304 stainless steel[J].Materials Science and Engineering:A,2003,358(1-2):122-127.
[10]呂宏,郭獻(xiàn)忠,高克瑋,等.α-Ti在甲醇溶液中應(yīng)力腐蝕及膜致應(yīng)力的研究[J].自然科學(xué)進(jìn)展,2000,10(8):729-733.
LU Hong,GUO Xian-zhong,GAO Ke-wei,et al.The research on stress corrosion cracking and passive film-induced stress of α-Ti in a methanol solution[J].Progress in Natural Science,2000,10(8):729-733.
[11]郭獻(xiàn)忠,高克瑋,喬利杰,等.黃銅應(yīng)力腐蝕敏感性及其與脫鋅層拉應(yīng)力的對(duì)應(yīng)性[J].金屬學(xué)報(bào),2000,36(7):753-756.
GUO Xian-zhong,GAO Ke-wei,QIAO Li-jie,et al.SCC susceptibility and its correspondence to dezincification layer-induced stress for brass[J].Acta Metallurgica Sinica,2000,36(7):753-756.
[12]GUO X Z,GAO K W,QIAO L J,et al.The correspondence between susceptibility to SCC of brass and corrosion-induced tensile stress with various pH values[J].Corrosion Science,2002,44(10):2367-2378.
[13]褚武揚(yáng),喬利杰,陳奇志,等.?dāng)嗔雅c環(huán)境斷裂[M].北京:科學(xué)出版社,2000.211.
[14]劉軍.氫對(duì)7050鋁合金短橫方向慢應(yīng)變速率拉伸及應(yīng)力腐蝕開裂性能的影響[D].沈陽:東北大學(xué),1989.
[15]郭獻(xiàn)忠,高克瑋,喬利杰,等.不銹鋼應(yīng)力腐蝕敏感性和鈍化膜引起的應(yīng)力隨電位變化的一致性[J].金屬學(xué)報(bào), 2002,38(2):181-184.
GUO Xian-zhong,GAO Ke-wei,QIAO Li-jie,et al.Consistent variation of stress corrosion cracking and passive film-induced stress for stainless steel with potential[J].Acta Metallurgica Sinica,2002,38(2):181-184.
[16]趙軍軍,張平,李奇,等.外加電位條件下7A52鋁合金應(yīng)力腐蝕開裂敏感性研究[J].裝甲兵工程學(xué)院學(xué)報(bào),2011,25(5):84-87.
ZHAO Jun-jun,ZHANG Ping,LI Qi,et al.Investigation of stress corrosion cracking susceptibility of 7A52 aluminum alloy under different applied potentials[J].Journal of Academy of Armored Force Engineering,2011,25(5):84-87.
[17]GUSEVA O,SCHMUTZ P,SUTER T,et al.Modelling of anodic dissolution of pure aluminum alloy in sodium chloride[J].Electrochimica Acta,2009,54(19):4514-4524.
Influence of pH Values on Passive Film-induced Stress and Susceptibility to Stress Corrosion Cracking in 7050 Aluminum Alloy
QI Xing1,2,SONG Ren-guo1,2,QI Wen-juan1,2,JIN Ji-rong1,2,WANG Chao1,2,LI Hai1
(1 School of Materials Science and Engineering,Changzhou University,Changzhou 213164,Jiangsu,China;2 Jiangsu Key Laboratory of Materials Surface Science and Technology,Changzhou University,Changzhou 213164,Jiangsu,China)
The change tendency of passive film-induced stress and susceptibility to stress corrosion cracking (SCC) with various pH values of 7050 aluminum alloy in 3.5% (mass fraction) NaCl solution was investigated by slow strain rate testing (SSRT) and flowing stress differential method. The results show that when pH≤7, with the increase of pH value, the passive film-induced stress and the susceptibility to SCC decrease, correspondingly; when pH>7, they increase with the increase of pH value. However, when pH=1,14, the corrosion type is exfoliation corrosion, the alloy matrix exfoliated, there is no film formed on the specimens surface. Moreover, the variation of passive film-induced stress is changed slowly when the pH value is between 6 and 9, nevertheless, it is much more severe when the pH value is between 2 and 5 as well as between 10 and 13. The whole variation plot is presented as valley shape and the passive film-induced stress and susceptibility to SCC is of a close relationship. The film-induced stress is related to the compositions of the passive film by X-ray photoelectron spectrum (XPS).
7050 aluminum alloy;susceptibility to SCC;pH value;passive film-induced stress
宋仁國(1965-),博士,教授,博士生導(dǎo)師,主要研究方向?yàn)椴牧细g與防護(hù)、表面工程、計(jì)算材料科學(xué)等,聯(lián)系地址:江蘇省常州市武進(jìn)區(qū)滆湖路常州大學(xué)材料學(xué)院(213164),E-mail:songrg@hotmail.com
10.11868/j.issn.1001-4381.2016.05.014
TG178
A
1001-4381(2016)05-0086-07
國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51371039)
2014-09-04;
2015-11-24