航空铝合金应力腐蚀研究前景
2020-05-08郭一黄智勇金国锋田干
应用化工 2020年3期
关键词:裂纹
郭一,黄智勇,金国锋,田干
(火箭军工程大学 导弹工程学院,陕西 西安 710000)
航空航天铝合金必须承载结构和空气动力负荷,同时价格低廉且容易制作[1-4]。除了高机械性能和长期耐久性,更至关重要的是材料必须具备更大的强度重量比[5-6]。
铝合金的应力腐蚀开裂(SCC)现象非常严重,是一种由拉伸载荷的联合作用引起的现象[7],而强度越高的铝合金越敏感[8-10]。应力腐蚀产生的裂纹首先出现在材料表层的缺陷位置,往往在外观无明确预兆的情况下突然断裂,严重威胁飞行器和工作人员的安全[11-12]。因此,在航天航空领域,研究铝合金的应力腐蚀对于其性能及寿命的提升有着重要意义。
1 应力腐蚀机理
影响铝合金SCC过程的因素主要包括腐蚀介质以及应力[13-14]。铝合金的种类众多,腐蚀环境也各种各样,所以在不同的情形下有不同的应力腐蚀机理。目前这些腐蚀机理尚未统一,主要的腐蚀机理有以下几种:
阳极溶解理论:首先由Dix等[15]在1940年提出。材料在应力的作用下产生有利的腐蚀路径,即阳极被氧化溶解,并且形成的裂纹不断蔓延,从而导致合金的损坏。阳极溶解理论又可细分为三种:阳极通道理论、滑移溶解理论以及膜溶解理论。其中最常用的是滑移溶解理论。最初是由Champion以及Logant提出[16],1965年,Swann与Embury又加以修正[17-18]。铝合金的表层与空气或其它腐蚀介质接触容易形成一层钝化膜,由于施加的应力造成其发生位错滑出表面产生滑移阶梯,最终导致局部氧化膜破裂露出材料基体进而引起溶解腐蚀,造成裂纹不断扩展以致断裂。……
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