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鋁合金耐腐蝕性能熱處理工藝研究

時間:2019-05-08 來源:《山東工業技術》雜志 作者:admin 點擊:

  摘要:采用動電位極化和交流阻抗譜2種方法,研究了T6、T7和RRA3種熱處理工藝對7075鋁合金在3.5%NaCl溶液中耐腐蝕性能的影響。動電位極化和交流阻抗譜分析結果均表明,與T6熱處理相比,T7熱處理略微提高了7075鋁合金的耐腐蝕性能,而RRA熱處理大幅度提高了7075鋁合金的耐腐蝕性能;在3.5%NaCl溶液中,T7熱處理和RRA熱處理后的腐蝕速率較T6熱處理分別降低了54.8%和76.1%,極化電阻分別提高了3.5和5倍。

  關鍵詞:7075鋁合金;熱處理;動電位極化;交流阻抗譜

  本文通過動電位極化和交流阻抗譜分析比較經T6、T7和RRA3種熱處理的7075鋁合金耐腐蝕性能,為7075鋁合金結構的應用提供數據支撐。

  1材料及試驗

  試驗材料為7075鋁合金板材,其主要化學成分如表1所示。試樣熱處理工藝如下:T6:470℃/1h+水淬+80℃/12h+120℃/24h;T7:470℃/1h+水淬+80℃/12h+107℃/7h+168℃/7h;RRA:470℃/1h+水淬+80℃/12h+120℃/24h+180℃/8min+120℃/24h。T6即峰值時效熱處理,此時析出相大部分為亞穩態的η’相,使鋁合金具有最高的強度和硬度。T7即過時效熱處理,在T6熱處理的基礎上進一步高溫時效,使亞穩態的η’相轉變為穩定η相,強度較T6熱處理有所降低。RRA熱處理即回歸再時效熱處理,即在峰值時效后加熱到較高溫度使GP區溶解,隨后再進行時效,析出穩態的η相,使鋁合金具有較好的韌性。熱處理完成后,切取和制備金相試樣,經keller試劑腐蝕后在蔡司顯微鏡下進行金相組織分析。分別制備動電位極化分析試樣和交流阻抗譜分析試樣,在3.5%NaCl溶液中測定不同熱處理狀態下7075鋁合金的動電位極化曲線和交流阻抗譜。工作電極表面積為10mm×10mm,飽和甘汞電極作為參比電極,輔助電極為鉑電極。其中極化掃描范圍為-0.5~0.5V,掃描速率1mV/s。阻抗譜掃描頻率范圍為10-2~105Hz,施加擾動電位5mV。

  2結果及分析

  2.1金相組織圖1為經過T6、T7和RRA熱處理后7075鋁合金的金相組織。從圖中可以看出,經T6熱處理后,合金已部分再結晶,晶粒沿軋制方向伸長,在晶內和晶界上還可以觀察到大量粗大的第二相。經T7熱處理后,合金已完全再結晶,晶粒仍然沿軋制方向拉長,但晶內的析出相有所減少。RRA熱處理金相上則有較多細小的第二相分布于晶粒中。2.2動電位極化曲線圖2為不同熱處理后7075鋁合金的動電位極化曲線。從圖中可以看出,經過3種熱處理后,7075鋁合金的極化曲線具有明顯的差異。在陰極極化階段,從RRA熱處理、T7熱處理到T6熱處理,Tafel斜率絕對值呈現逐漸減小的趨勢;在陽極極化階段Tafel斜率基本相同,但RRA熱處理后7075鋁合金很快進入過渡段,其次為T7和T6熱處理。對極化曲線進行Tafel擬合,結果如表2所示。從表中可以看出,從T6、T7到RRA熱處理,腐蝕電流密度逐步降低,腐蝕電位逐步升高。換算成對應的腐蝕速率可以看出,T7熱處理后的腐蝕速率較T6熱處理降低了54.8%;RRA熱處理后的腐蝕速率較T6熱處理降低了約76.1%。2.3交流阻抗譜圖3為經過3種熱處理后7075鋁合金交流阻抗譜。從圖中可以看出,Nyquist圖為處于實軸上方的半圓,說明電極過程受電化學步驟控制,且RRA熱處理阻抗弧的曲率半徑要明顯大于T7熱處理和T6熱處理。對阻抗弧進行擬合,擬合結果如表3所示。從表3可以看出,因為測試溶液均為3.5%NaCl溶液,因此溶液電阻Rs基本相同;而比較極化電阻Rp可以看出,T7熱處理后7075鋁合金的極化電阻提高到T6的3.5倍,RRA熱處理后提高到T6熱處理的近5倍。說明RRA熱處理后7075鋁合金具有比T6和T7熱處理更優越的耐腐蝕性能。2.4分析討論7075鋁合金屬于可熱處理鋁合金,通過固溶+時效熱處理析出第二相顆粒形成彌散強化作用,從而提高材料的強度。這些第二相主要包括未固溶的S相(CuMgAl2)、T相(AlZnMgCu)和難溶相AlMn-FeSi等。在3.5%NaCl溶液中,這些第二相的腐蝕電位較周圍的基體更低,在局部區域形成的原電池中成為陽極并發生陽極溶解,點蝕坑在此處萌生并逐步發展為全面腐蝕。在外應力作用下,應力腐蝕或腐蝕疲勞裂紋將在這些區域萌生。在圖1的金相組織分析中可以看出,RRA熱處理減少并細化了第二相顆粒,細小的第二相在3.5%NaCl溶液中溶解時不會形成較大面積的點蝕坑,也有利于保證氧化膜的完整性,從而降低了材料整體的腐蝕速率。

  3結論

  (1)動電位極化分析顯示,7075鋁合金在3.5%NaCl溶液中,T7熱處理和RRA熱處理后的腐蝕速率較T6熱處理分別降低了54.8%和76.1%。(2)交流阻抗譜分析表明,7075鋁合金在3.5%NaCl溶液中,T7熱處理和RRA熱處理后的極化電阻較T6熱處理分別提高了3.5倍和5倍。(3)RRA熱處理后7075鋁合金具有最佳的耐腐蝕性能。

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