铝合金应力腐蚀开裂ASTM G139(中文翻译版)
用断裂负荷法测定热处理铝合金制品抗应力腐蚀开裂性的标准试验方法（等同采用ASTM
G139-05(R2011)）（中文翻译版）
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1. 目的Purpose
本标准试验方法涵盖了通过断裂荷载试验方法评估抗应力腐蚀开裂（SCC）性的程序，该方法使用剩余强度作为损伤演化（在这种情况下为环境辅助开裂）的测量方法。包括试样类型和复制、试验环境、应力水平、暴露时间、最终强度测定和原始残余强度数据的统计分析。
2. 范围Scope
本标准试验方法适用于热处理铝合金，即2XXX合金和7XXX，含1.2%至3.0%铜，且试样的取向与晶粒结构相关，横向较短。然而，用于分析数据的残余强度测量和统计数据并非针对可热处理铝合金，可用于其他试样取向和不同类型的材料。
3. 职责Responsibility
程序执行：实验室授权制样人员
程序监督：实验室技术负责人及相关责任人
4. 原理Principle
4.1本试验方法描述了使用暴露于腐蚀环境后的残余强度评估热处理铝合金产品形式（如板材、板材、挤压件、锻件和棒材）的应力腐蚀开裂敏感性的程序。这些产品通常在板材的长横方向、板材、挤压件和锻件的短横方向以及棒材和棒材的横方向上最易发生应力腐蚀开裂。在本试验中，根据规程G49制备的拉伸钢筋或直接拉伸板试样暴露于3.5重量%的氯化钠水溶液（规程G44）中，在其失效前移除，并进行拉伸试验，以确定已发生的腐蚀损伤量。然后计算平均剩余强度，并使用Box-Cox变换对结果进行统计分析。
4.2该程序要求暴露无应力试样，用于排除点蚀、晶间腐蚀和一般腐蚀的影响。这些现象会降低残余强度，但不
需要施加应力。
4.3本试验方法适用于高强度铝合金（2XXX和含有7XXX的铜），通常在3.5%氯化钠中通过交替浸泡进行试验。然而，使用剩余强度作为损伤演化度量的概念（在这种情况下，环境辅助开裂）原则上可以应用于任何合金和环境系统。
4.4本试验方法用于研究抗应力腐蚀性能提高的合金和回火。试验结果允许将不同的材料变体与高置信度进行比较，并且比通过/失败试验的结果具有更高的精度。因此，它对于比较具有类似抗应力腐蚀开裂水平的材料特别有用。该程序可以修改以用作质量保证工具，但在其开发过程中，这并不是主要目的。
4.5本试验方法中所述的暴露时间和条件特别适用于高强度铝合金，但统计技术应适用于具有不同暴露条件的其他合金系统。
4.6尽管该特殊程序主要用于在短横向应力方向上测试产品，但对于其他应力方向，尤其是薄板和薄板产品中的长横向，该程序是有用的。
4.7确定材料的实际适用性需要在与最终用途有关的条件下，在预期的使用环境中进行应力腐蚀试验，包括涂层和抑制剂等保护措施，且不在本试验方法的范围内。
4.7.1没有很好的方法将测试环境与实际服务进行比较，因为大多数服务环境对于可能经历许多不同环境的单个结构或对于在不同位置服务的两个相同结构具有很大的内在可变性。除非样品能在实际使用环境中测试部件的预期寿命，否则不能确定特定材料是否适合特定应用。因此，设计师必须根据对材料和使用环境的了解，对特定材料的适用性作出判断。为了避免服务故障，用于初步评估的环境通常是根据导致故意高估腐蚀损害的最坏情况选择的。
5. 术语及定义Terms and Definition
5.1审查—一个统计术语，表明由于试验程序或条件的原因，单个观察值可能超出可测量的范围。
5.2取样—从中获得单个应力腐蚀开裂试样的名义上均匀的散装材料。
6. 干扰Interferences
6.1断裂负荷试验根据实施规程G44排除了在环境中发生的点蚀，例如在交替浸没试验中使用的3.5%NaCl溶液。使用断裂负荷试验的主要问题是选择适当的暴露应力。如果暴露压力太低，则不会累积损伤。另一方面，如果施加的应力过高，许多试样将在预定的暴露期结束前失效。本试验方法中包含的统计程序可以容纳少量的失效试样，但不能容纳大量的试样。
6.2断裂负荷试验适用于暴露在自然和使用环境中的试样。然而，这些环境中的条件可能不是恒定的，因此必须考虑暴露的时间和周期，以避免产生偏差。例如，温度、湿度和污染物浓度等季节性变化的环境条件可能会影响室外暴露站的腐蚀性。应使用相同的环境条件进行直接的材料比较。
6.3当对比样品具有不同的原始（未腐蚀）拉伸强度和断裂韧性值时，需要注意。初始性能的大变化可以减少或增加样品SCC性能的明显差异。为了避免由于拉伸性能而产生的偏差，本试验方法中包含的统计程序基于原始强度的百分比。然而，为了检验影响残余强度的断裂韧性的影响，必须使用断裂力学技术进行缺陷尺寸计算。
7. 试样Specimens
7.1断裂荷载程序可使用夹具中可承受轴向应力的任何试样进行，该夹具将承受施加的位移。然而，使用不同的试件几何形状或应力方法获得的结果不能直接进行比较。虽然样品的相对磁化率不会改变，但绝对值可能会大不相同。
7.2只要金属试样的几何形状允许，应使用根据规程G49制备的光滑圆形拉伸试样进行试验。如果薄板和其他产品太薄，无法产生抗拉钢筋，则可使用薄板拉伸试样。试验灵敏度随试样标距截面表面积与体积比的增大而增大，但用圆形拉伸试样进行的试验表明，不同尺寸的试样（1）可以达到相同的相对排名。
8. 程序Procedure
8.1应力程序和暴露条件—试样应按照规程G49图1中的恒定挠度型夹具进行轴向加载，并按照规程G44进行3.5%NaCl交替浸没试验。每个应力水平/暴露时间组合的试样数量应至少为3个；最好为5个或更多。
8.2应力水平—应力水平的最小数量为两个，其中一个是无外加应力暴露的整套试样。对于具有未知应力腐蚀抗力的试样，除了无应力试样外，最好从两个或三个应力水平开始。无应力试样允许计算一般、点蚀和晶间腐蚀引起的损伤，并将其与外加应力引起的损伤分开。必须通过考虑样品的预期性能，为每个样品选择其他应力水平。试样抗应力腐蚀能力越强，应力越高。理想的最大应力应为通过开裂导致显著损伤的最大应力，但在预定暴露期（2）结束前，不会导致超过几个试样实际断裂成两片。可以使用一个应力水平，但统计计算仅评估该应力水平下样品的性能。换言之，如果不实际进行测试，就没有很好的方法来推断和估计较高或较低应力水平下的性能。
8.3暴露时间—必须针对待测样品和试样的尺寸和方向调整该参数。一般来说，对于2XXX和7XXX合金的短期横向试验，应使用2到4个时间段（加上零天无应力），最大时间约为10天。一般来说，长的横向试样和更耐腐蚀的合金系统（如6XXX合金）应暴露更长的时间。G64分类给出了这些情况的时间段，可用于估计合理的最大暴露时间。
注1：对于在试验环境中具有未知SCC性能的材料变体，建议根据试验方法G47中的程序对有限数量的合格/不合格试样进行试验。这将为选择适当的应力水平和样品暴露时间提供指导。这可以防止花费大量的时间和金钱在没有提供重要价值信息的标本上。
8.4残余强度的测定—在每个暴露期结束后，应根据试验方法E8从试验中取出一组试样，进行冲洗、无应力和拉伸试验。建议在试样从暴露中取出的当天完成拉伸试验。如果在完成暴露和拉伸试验之间不可避免地存在时间延迟，则必须用去离子水彻底冲洗试样，并将其存放在干燥的环境中，并且应记录延迟时间。必须计算并记录每个试样的断裂强度。
8.5残余强度数据可用于通过简单计算每个应力/时间组合的平均残余强度来显示样品之间的趋势，如图1所示。然而，必须使用统计程序来评估趋势是真实的还是仅仅是数据分散的。
8.5.1在断裂负荷试验方法的发展过程中，单个单元（单个样品/应力/时间组合）内的数据方差显示，随着抗SCC 能力的降低而增加。这种方差随残余强度降低而增加的趋势意味着，对于性能较好的单元，断裂负荷试验解决单元间差异的能力可能比性能较差的单元大得多。因此，平均剩余强度图可能会产生误导。
注1：本组中的一些试样在预定的暴露期结束前确实发生了故障，但这些故障试样并未包含在平均值中。平均值仅代表幸存下来进行拉伸试验的试样。在310 MPa下，九天数据的上升是由于不包括失效试样。
图1 代表性数据集（一个实验室）的平均剩余强度值图
9. 报告Report
报告应包括以下信息：
a）所有样品的标识，包括合金、回火、产品形状、厚度、样品位置和方向。
b）所有原始数据，包括每个腐蚀试样的原始抗拉强度、暴露时间、应力水平和原始断裂强度。这最好以表格形式进行，使用每个应力/时间组合的单元格。该表应记录在从试验中取出之前以及检测到故障当天发生故障的任何试样。只要有可能，建议报告断裂韧性与SCC裂纹扩展方向相同。例如，对于使用短横向SCC试样测试的轧制钢板，最合适的值是S-L平面应变断裂韧度（K IC）。
c）所有计算的统计数量。最小值是每个数据单元的平均断裂强度和标准偏差。
d）与上述程序的所有偏差。
10. 相关记录表式Record Form
JC-YS-2019-023 电化学原始记录表
JC-ZL-0808 仪器设备使用记录表
11. 参考文件Reference
ASTM G139-05(R2011) Standard Test Method for Determining Stress-Corrosion Cracking Resistance of Heat-Treatable Aluminum Alloy Products Using Breaking Load Method
应力腐蚀断裂精编版
应力腐蚀断裂精编版 MQS system office room 【MQS16H-TTMS2A-MQSS8Q8-MQSH16898】
应力腐蚀断裂 一．概述 应力腐蚀是材料、或在静(主要是拉应力)和腐蚀的共同作用下产生的失效现象。它常出现于用钢、黄铜、高强度铝合金和中，凝汽器管、矿山用钢索、飞机紧急刹车用高压气瓶内壁等所产生的应力腐蚀也很显着。 常见应力腐蚀的机理是：零件或构件在应力和腐蚀介质作用下，表面的氧化膜被腐蚀而受到破坏,破坏的表面和未破坏的表面分别形成阳极和阴极,阳极处的金属成为离子而被溶解，产生电流流向阴极。由于阳极面积比阴极的小得多，阳极的电流密度很大，进一步腐蚀已破坏的表面。加上拉应力的作用，破坏处逐渐形成裂纹，裂纹随时间逐渐扩展直到断裂。这种裂纹不仅可以沿着金属晶粒边界发展，而且还能穿过晶粒发展。应力腐蚀过程试验研究表明：当金属加上阳极电流时可以加剧应力腐蚀，而加上阴极电流时则能停止应力腐蚀。一般认为压应力对应力腐蚀的影响不大。 应力腐蚀的机理仍处于进一步研究中。为防止零件的应力腐蚀，首先应合理选材，避免使用对应力腐蚀敏感的材料,可以采用抗应力腐蚀开裂的不锈钢系列,如高镍奥氏体钢、高纯奥氏体钢、超纯高铬铁素体钢等。其次应合理设计零件和构件，减少。改善腐蚀环境，如在腐蚀介质中添加缓蚀剂，也是防止应力腐蚀的措施。采用金属或非金属保护层，可以隔绝腐蚀介质的作用。此外，采用阴极保护法见也可减小或停止应力腐蚀。本篇文章将重点介绍应力腐蚀断裂失效机理与案例研究，并分析比较应力腐蚀断裂其他环境作用条件下发生失效的特征。，由于应力腐蚀的测试方法与本文中重点分析之处结合联系不大，故不再本文中加以介绍。二．应力腐蚀开裂特征 （1）引起应力腐蚀开裂的往往是拉应力。 这种拉应力的来源可以是： 1．工作状态下构件所承受的外加载荷形成的抗应力。 2．加工，制造，热处理引起的内应力。 3．装配，安装形成的内应力。 4．温差引起的热应力。 5．裂纹内因腐蚀产物的体积效应造成的楔入作用也能产生裂纹扩展所需要的应力。 （2）每种合金的应力腐蚀开裂只对某些特殊介质敏感。 一般认为纯金属不易发生应力腐蚀开裂，合金比纯金属更易发生应力腐蚀开裂。下表列出了各种合金风应力腐蚀开裂的环境介质体系，介质有特点：即金属或合金可形成纯化膜，弹介质中有有破坏纯化膜完整性的离子存在。而且介质中的有 害物质浓度往往很低，如大气中微量的H 2S和NH 3 可分别引起钢和铜合金的应力腐蚀
镁合金防腐蚀方案汇总
镁合金防腐蚀方案汇总 化学转化处理 镁合金的化学转化膜按溶液可分为：铬酸盐系、有机酸系、磷酸盐系、KMnO4系、稀土元素系和锡酸盐系等。 传统的铬酸盐膜以Cr为骨架的结构很致密，含结构水的Cr则具有很好的自修复功能，耐蚀性很强。但Cr具有较大的毒性，废水处理成本较高，开发无铬转化处理势在必行。镁合金在KMnO4溶液中处理可得到无定型组织的化学转化膜，耐蚀性与铬酸盐膜相当。碱性锡酸盐的化学转化处理可作为镁合金化学镀镍的前处理，取代传统的含Cr、F或CN等有害离子的工艺。化学转化膜多孔的结构在镀前的活化中表现出很好的吸附性，并能改镀镍层的结合力与耐蚀性。 有机酸系处理所获得的转化膜能同时具备腐蚀保护和光学、电子学等综合性能，在化学转化处理的新发展中占有很重要的地位。 化学转化膜较薄、软，防护能力弱，一般只用作装饰或防护层中间层。 阳极氧化 阳极氧化可得到比化学转化更好的耐磨损、耐腐蚀的涂料基底涂层，并兼有良好的结合力、电绝缘性和耐热冲击等性能，是镁合金常用的表面处理技术之一。 传统镁合金阳极氧化的电解液一般都含铬、氟、磷等元素，不仅污染环境，也损害人类健康。近年来研究开发的环保型工艺所获得的氧化膜耐腐蚀等性能较经典工艺Dow17和HAE有大程度的提高。优良
的耐蚀性来源于阳极氧化后Al、Si等元素在其表面均匀分布，使形成的氧化膜有很好的致密性和完整性。 一般认为氧化膜中存在的孔隙是影响镁合金耐蚀性能的主要因素。研究发现通过向阳极氧化溶液中加入适量的硅-铝溶胶成分，一定程度上能改善氧化膜层厚度、致密度，降低孔隙率。而且溶胶成分会使成膜速度出现阶段性快速和缓慢增长，但基本上不影响膜层的X 射线衍射相结构。 但阳极氧化膜的脆性较大、多孔，在复杂工件上难以得到均匀的氧化膜层。 金属涂层 镁及镁合金是最难镀的金属，其原因如下： (1)镁合金表面极易形成的氧化镁，不易清除干净，严重影响镀层结合力; (2)镁的电化学活性太高，所有酸性镀液都会造成镁基体的迅速腐蚀，或与其它金属离子的置换反应十分强烈，置换后的镀层结合十分松散; (3)第二相(如稀土相、γ相等)具有不同的电化学特性，可能导致沉积不均匀; (4)镀层标准电位远高于镁合金基体，任何一处通孔都会增大腐蚀电流，引起严重的电化学腐蚀，而镁的电极电位很负，施镀时造成针孔的析氢很难避免; (5)镁合金铸件的致密性都不是很高，表面存在杂质，可能成为
应力腐蚀
1．应力腐蚀的机理：阳极溶解和氢致开裂机理 阳极溶解机理应力腐蚀断裂必须首先发生选择性腐蚀，而金属的腐蚀又受图4所示的阳极极化曲线的影响。以不锈钢为例，增加介质中Cl-含量，降低介质中O2含量及pH值，都会使图4a中阳极极化曲线从左向右移动，这四根曲线分别对应于蚀坑或裂纹区(图4b)的不同位置。应力的主要作用在于使金属发生滑移或使裂纹扩展，这两种力学效应都可破坏钝化膜，从而使阳极过程得以恢复，促进局部腐蚀。钝化膜破坏以后，可以再钝化。若再钝化速度低于钝化膜破坏速度，则应力与腐蚀协同作用，便发生应力腐蚀断裂。 氢致开裂机理或称氢脆机理，是应力腐蚀断裂的第二种机理。这种机理承认SCC必须首先有腐蚀，但是，纯粹的电化学溶解，在很多情况下,既不易说明SCC速度，也难于解释SCC的脆性断口形貌。氢脆机理认为,蚀坑或裂纹内形成闭塞电池，局部平衡使裂纹根部或蚀坑底部具备低的pH值，这是满足阴极反应放氢的必要条件。这种氢进入金属所引起的氢脆,是SCC的主要原因。这种机理取决于氢能否进入金属以及金属是否有高度的氢脆敏感性。高强度钢在水溶液中的SCC以及钛合金在海水中的SCC是氢脆引起的。
2．应力腐蚀开裂的断口形貌：穿晶断口开裂图
3．氢鼓泡产生机理，文字图 通过实验和理论分析研究了氢鼓泡形核、长大和开裂的过程. 在充氢试样中发现直径小于100 nm未开裂的孔洞, 它们是正在长大的氢鼓泡, 也发现已开裂的鼓泡以及裂纹多次扩展导致破裂的鼓泡.分析表明, 氢和空位复合能降低空位形成能, 从而使空位浓度大幅度升高, 这些带氢的过饱和空位很容易聚集成空位团.H在空位团形成的空腔中复合成H2就使空位团稳定, 成为氢鼓泡核.随着H 和过饱和空位的不断进入, 鼓泡核不断长大, 内部氢压也不断升高.当氢压产生的应力等于被氢降低了的原子键合力时, 原子键断开, 裂纹从鼓泡壁上形核. 图5 氢鼓泡形核、长大示意图 (a) 空位V和原子氢H聚集成为空位-原子氢集团; (b) 原子氢在空位 团中复合成分子氢H2, 使其稳定, 鼓泡核形成; (c) 空位和氢不断进 入鼓泡核使其长大; (d) 当鼓泡核内氢压产生的应力等于原子键合力时, 在鼓泡壁形成裂纹 首先, 氢(H)进入金属和空位(V)复合, 使空位形成能大大降低, 从而大幅度升高空位浓度, 这些过饱和空位容易聚集成空位团. 当4个或以上的空位或空位-氢复合体(V-H)聚集成空位四面体或空位团时, 内部形成空腔, 如图5(a). 空位所带的氢在空腔中就会复合成H2, 形成氢压. 由于室温时H2不能分解成H, 故含H2的空位团在室温是稳定的, 它就是鼓泡核, 如图5(b). 随着H和空位不断进入鼓泡核, 就导致鼓泡在充氢过程中不断长大, 同时氢压不断升高, 如图5(c). 当鼓泡中的氢压在内壁上产生的应力等于被氢降低了的原子键合力时, 原子键断裂, 裂纹沿鼓泡壁形核, 如图5(d). 随着氢的不断进入, 裂纹扩展, 直至鼓泡破裂4．氢进入金属材料的途径P129 5．氢致脆断类型：可逆和不可逆，第一类和第二类
【机械专业中文翻译】用自由铬预先处理在 AZ91 D 镁合金上电镀 Ni-P层
用自由铬预先处理在 AZ91 D 镁合金上电镀 Ni－P层 摘要 磷酸盐-锰转换镀膜作为预处理层在Ni－P 涂层和 AZ91 D 镁合金基片之間被提出来，加上 HF 预先处理代替传统的铬氧化物。后成的 Ni－p以它的结构、形态、微硬度和抗腐蚀性放置在层上。在基体上的处理层不仅减少镁在电镀过程中的硬度，而且减少基体和二次相之间的潜在不同。因此，AZ91 D 镁合金上获得一个精细密集结构的 Ni－P 的涂层，比在氧化镁上加HF上电镀Ni－P表现出较好的抵腐蚀性。 关键词：无铬预先处理；镁合金；腐蚀抵抗 1.介绍 镁和它的合金在多数中扮演重要角色田地，像是航空宇宙、电子学和汽车田地 由于他们的较高强度和好的抗阻尼能力。然而，那镁合金由于它不需要的性质如抗腐蚀性差和耐磨性不好被限制使用，镁合金的腐蚀取决于他们的冶金和环境的因素。改善那镁合金的实际用法，许多研究员有尝试发展防锈和高度穿着－抵抗策略。 电镀沉淀是一种多样的化学沉淀技术，包括解决的金属的沉淀在表面之上没有应用外部的电电压［9] 而且被认为是简单、最经济的方法。另外地完成钢、铝、铜、塑料和多数材料。电镀沉淀的另一个优点是获得好质量的沉积物对基片的几何形状和对导体和绝缘体的沉积能力没有特殊的要求。在电镀金属领域，电镀镍由于它的优秀的特性，如高强度和低腐蚀性呈现出了更多的普及而且已经吸引学术界的广泛的兴趣。 然而，在镁合金上的电镀，在电镀的处理中的许多挑战而且有限制在镁合金上的报告.镁合金对流电的腐蚀极易受影响，严重地在金属上造成粗糙的外表和机械的能力减少。最困难部份是，电镀镁正在发展一个适当的预先处理程序，一经适当的解决多数金属可能是能需要镀金属的。现在有一种解决方法，对镁在电镀之前：锌浸渍在包含氟化物浴中的转变.在电镀上的许多早先的报告中镁合金被蚀刻了在铬氧化物和氮的酸解决方面而且浸湿在HF 解决形成电镀 Ni－P 前的一个转变。然而，金属终结工业必须找寻替代选择材料或明确地沉淀方法代替六价铬化合物，是逐渐地由于他们的高毒性限制在环境上［19] 和 HF 也展现不
浅谈镁合金的应用及腐蚀
重庆科技学院课程结业论文 课程名称：材料制备概论 专业班级： 学生姓名： 学号： 成绩：
浅谈镁合金的应用及腐蚀 摘要：镁合金是以镁为基加入其他元素组成的合金。其特点是：密度小（1.8g/cm3镁合金左右），比钢度高，阻尼性，切削加工性、导热性好，电磁屏蔽强等优点，在交通、通讯、电子和航天等领域的应用前景十分广泛，2003年世界和我国原镁产量分别达到51万吨和31万吨，且以每年20%的速度迅速增长。镁合金的应用日益广泛，防腐研究也势在必行。 关键字：镁合金应用腐蚀 镁是地球上储量最丰富的元素之一，陆地上有白云石，湖泊有盐湖，海洋里也存在大量的镁，可谓取之不尽，用之不竭。我国目前在镁工业方面有三项“世界冠军”，第一是镁资源大国，储量居世界首位；第二是原镁生产大国，产量占全球2／3；第三是出口大国，近年的出口量约占产量的80％一85％。镁合金的性能决定了用途，镁合金的防腐延长使用寿命。本文就镁合金的应用及防腐做部分浅析，仅此对镁合金做一个小结。 1.镁合金简介 镁在门捷列耶夫元素周期表中属ⅡA族碱土金属。块状金属镁在室温下呈银白色。原子序数：12，相对原子量：24．3050。原子半径：0．160nm，原子体积：14．0cm3／mol。原子内自由电子状态：1s2 2s22p63s2。在自然界中镁的同位素及其比例：2412 Mg为79％， 25 Mg为10％，2612Mg为11％。镁原子核的热中子吸收率小，仅次于铍。常态镁的热中子12 吸收率为0．063±0．004，2412 Mg为0．03，2512Mg为0．27，2612Mg g为0．03。X射线吸收系数：32．9m2／kg。镁的同位素有利于合金的形成，以及种类的多样化。 具体来说，根据镁合金的主要元素，镁合金有含铝、锌、锆和稀土等五组。在此基础上，镁合金具体有如下几种：Mg-Mn，Mg—A1—Mn，Mg-A1-Zn-Mn，Mg-Zr，Mg-Zn-Zr，Mg-RE-Zr，Mg-Ag—RE-Zr，Mg-Ye—RE-Zr。最近，钍也被加入到镁合金中从而又形成了几种新的合金：Mg-Th-Zr，Mg-Th-Zn-Zr，Mg-Ag-Th-RE-Zr。镁合金中加入稀土，主要是为了提高镁合金在高温下的力学性能。含稀土的镁合金铸件由于价格较高，一般用于航天上。目前汽车行业也开始对这类镁合金产生了兴趣。此外，MgLi合金(密度<1．5g／cm3)以其极轻的重量也受到了航空与军事工业的关注。如LAl41就可作为变形合金产品，有很好的延展性，但耐腐蚀性能较差。从生产过程看，可分为铸造镁合金和变形镁合金两大类。虽然铸造件是镁合金的主要产品，最近汽车工业的需求大大刺激了变形镁合金的发展。较常用的变形镁合金中含有1．9％的锰或3．5％Al、0．5％Zn和o．25％Mn。变形镁合金的应用受到的限制较大，主要是因为其应力腐蚀破裂敏感性较高。目前铸造镁合金的发展较快。实用的铸造镁合金主要有Mg—A1-Zn，Mg-Mn，Mg-Zr-Zn，Mg-Zr-稀土合金。Mg-A1-Zn合金是最早使用的合金体系，它奠定了镁工业的：基础。Mg-A1系列的合金最大的缺点是高温力学性能差，同时铸造的微孔会在表面上显现。Mg-Zr-Zn合金通常有很细的微观组织结构，其常温力学性能较好。压力铸造镁合金是工业中应用最广的一类镁合金。主要有AZ，AM，AS和AE等4系列。最为典型的合金有AZ91，AM60，AM50，AS21,AS41，AE42等。 2．镁合金的性能 2.1 重量轻：镁合金是结构最轻的材料 2.2 比强度高：镁合金的强度重量比是所有常用工程金属材料中最高的 2.3 超强的吸收塑变能量：镁合金对机械的震荡的吸收能力很强，特别是在高应力下，它
管道的应力腐蚀断裂参考文本
管道的应力腐蚀断裂参考 文本 In The Actual Work Production Management, In Order To Ensure The Smooth Progress Of The Process, And Consider The Relationship Between Each Link, The Specific Requirements Of Each Link To Achieve Risk Control And Planning 某某管理中心 XX年XX月 管道的应力腐蚀断裂参考文本
使用指引：此安全管理资料应用在实际工作生产管理中为了保障过程顺利推进，同时考虑各个环节之间的关系，每个环节实现的具体要求而进行的风险控制与规划，并将危害降低到最小，文档经过下载可进行自定义修改，请根据实际需求进行调整与使用。 四川省的天然气管线由于介质未处理好，在被输送的天然气中H2S大大超过规走的含量，曾发生多次爆破事故。 据国外文献介绍,美国1955年第一次发生由于氢脆而产生的氢应力破坏,六十年代出现了其他形式的应力腐蚀断裂，以后随着时间的延续，这类破坏事故越来越多，而应力腐蚀断裂也越来越多地为管道工作者所关注,并成为研究的课题。 应力腐蚀断裂简称为SCC,这系由英文名词Stress Corrosion CracKing而来的,其定义为：在应力和介质联合作用下，裂纹的形成和扩展的过程叫做应力腐蚀,由于应力腐蚀而产生的断裂称为应力腐蚀断裂。 当原始缺陷的长度2a小时临界裂纹长度2ac时，管线是不会断裂的’但由于疲劳或（和）环境的作用,裂纹长度可以增长,当原始缺陷长度逐渐增长,最后达到2ac时”则管道产生断
镁合金---试验翻译
锌/ Y比对镁锌- Y合金显微组织和力学性能的影响 摘要 镁锌-Y合金力学性能和显微组织含有二十面体相（I-相）作为二次固化相，其被调查的组成范围，其中溶质的总含量（锌和Y）小于10％.由I-相和ɑ-Mg 两相显微结构的形成的最佳锌/ Y比值为5-7.随着总溶质含量（锌和Y）的增加强度增加，比如：随着I-相的体积分数的增加。尤其是含有I-相的合金不可能有高伸长率，> 25%,被认为是I-相粒子和周围的ɑ-Mg晶体矩阵低界面间能量。 关键词：镁，锌- Y合金;二十面体相（I-相），锌/Y比 1.引言 使镁合金作为结构材料使用的关键问题之一是提高成形性。最近，据报道，镁锌- Y的合金中二十面体相作为二次固化相（I-相）在室温及较高的温度下具有良好力学性能。 蔡以及其他人已经报道在镁-锌- Y的系统中存在热力学稳定的I-相组成的Mg42Zn50Y8。兰斯多夫等报告指出，I相通过一包晶反应和在锌含量丰富钇含量高于4％的三元合金化合物脆性金属化合物并存情况下形成。易等报告说，在镁锌- Y合金系统富镁的角落添加少量钇到Mg74Zn26二元合金中改变了其初级相从ɑ-Mg到I-相。而且，有报道说镁-锌- Y合金含热稳定的I-相，在室温下表现出较高的屈服强度和韧性，取决于I-相的体积分数。据报道，准晶使镁- 锌- Y 合金的成形性增强，比传统的变形镁合金（如AZ31）有更好的成形性。它已经表明，准晶使Mg - 9Zn- 2Y（质量分数％）合金呈现出的强度和延展性增强，以及在高温下良好的成形性能。此外，机械性能增强的实现是由于挤压镁锌-Y合金I -相纳米沉淀。虽然有报道说在富镁成分的镁锌-Y合金系统存在一个由I相和ɑ-Mg 组成的两相区，但一直没有对锌/ Y比例影响富镁成分的两相区形成的报告。因此，现在研究中，我们已经研究了铸态微观结构变化取决于Zn / Y在组成范围的比值，其中溶质的总含量（锌和Y）小于10％，并促成形成ɑ-Mg/I-相两相微观结构的组成范围。此外，对含I-相合金的力学性能进行了研究，机械试验的样品是从热轧薄板准备（厚度：毫米）。 2.实验器材和实验内容 合金标称成分见表1，在动态氩气气氛下的石墨涂层氮化硼（BN）坩埚感应熔炼制备了高纯度镁（99.9％），锌（99.95％）和钇（99.9％）。厚度为1.5厘米，宽6厘米，高10厘米尺寸的合金锭是由合金融入预热的钢模具制备而来。相是通过X射线衍射鉴定(XRD,Rigaku CN2301)，使用单色CuKα辐射测得。对于（Leica DMRM）光学观察，铸标本被含硝酸（10毫升）和乙醇（100毫升）溶液蚀刻。铸态组织的第二相体积分数的测量通过图像分析系统（IMT VT4）连接到光学显微镜进行测量。微观结构是由光学显微镜（OM;Leica DMRM）和透射电子显微镜（TEM;JEM 2000 EX）观察；透射电镜观察的薄箔由经过机械研磨离子铣法制备而得。 四合金中的I -相，热轧到1毫米最终厚度（减少90％）。在轧之前，辊筒预热到373 K，铸锭(70×50×10 mm)在673 K匀浆12小时。铸锭在673k预热
关注碱性应力腐蚀开裂
关注碱性应力腐蚀开裂 碱溶液中的腐蚀 在室温下，对于各种金属和合金，包括碳钢在内，在任意浓度的碱溶液（如氢氧化钠或者氢氧化钾）中的腐蚀，是较为容易控制的。随着温度和浓度的增加，腐蚀也将随之增强。考虑腐蚀的影响，碳钢的有效安全使用限制温度大约是150℉/65℃。读者从图1的曲线中可以看到碳钢的安全温度限制。相比于碳钢，不锈钢抵抗一般性腐蚀的能力更强；在大约接近250℉/121℃的温度下才发生碱性应力腐蚀开裂。 一般而言，随着含镍量的增加，金属抵抗碱溶液腐蚀的能力增强。碱性应力腐蚀开裂的敏感性主要取决于合金成分、碱浓度、温度和应力水平。对于一般开裂机理，都存在一个裂纹发生的临界应力值。不幸的是，现在还没有精确的获得在高温碱性环境下的高含镍量合金的临界应力值。由于600合金在压水反应堆蒸汽发生器传热管中的大量使用，已经获得了许多600合金在碱性环境下的数据。200合金（纯镍）除了在极其恶劣的碱性环境，包括熔盐的情况下，一般是不会发生腐蚀的。 合金抗碱溶液腐蚀的能力 碳钢和低合金钢 任意浓度的氢氧化钠和氢氧化钾（作为以下的碱）可用碳钢容器在室温下进行保存。当温度高于周围环境时，碳钢的腐蚀速率增大并且伴随着发生碱性应力腐蚀开裂的风险。碳钢容器可以在温度达到180℉/82℃的情况下安全的贮存低浓度的碱溶液；而对于浓度为50%的溶液，在温度接近120℉/48℃的情况下就会有发生碱性应力腐蚀开裂的风险。氢氧化钠环境下的使用图（图1）被广泛用于确定碳钢在不同碱浓度下的安全使用温度。图2所示的是碳钢在碱性环境下的裂纹显微照片。 铁素体不锈钢 高纯度的铁素体不锈钢，例如E-Brite 26-1（UNS S44627），显示出了很好的对高浓度碱性溶液的腐蚀抵抗力，其抗碱腐蚀性能远好于奥氏体不锈钢。根据报道，它抗碱性腐蚀的性能不低于镍。由于这种很好的对碱性环境的抗腐蚀性，使其能使用在会对镍合金造成腐蚀的次氯酸盐和氯酸盐杂质的环境中。据一则报道表明，26-1铁素体不锈钢可以在300℉/148℃到350℉/177℃的高温环境下使用。据另一则报道显示，其在350℉/177℃到400℉/204℃温度下，氢氧化钠的浓度为45%时，仍有很好的抗腐蚀能力。基于其对碱性环境，特别在含有氧化的污染物情况下，的良好抗腐蚀性，因此，在碱的蒸发器管中得到广泛应用。然而，铁素体不锈钢的致命缺陷是其固有的低的焊 接韧性和在高温下的低强度。因此，它们不能正常的应用 于压力容器。 奥氏体不锈钢 研究者根据商用纯碱溶液开发了用于描述影响碱脆的浓度 和温度参数图，也即为300系列奥氏体不锈钢的应力腐蚀 开裂。图3显示了所开发的图。1mpy的等蚀线在大约100° C使，对具有20%-60%浓度的碱为常数，应力腐蚀开裂的轮 廓线在40%-50%浓度范围内则稍高。 300系列不锈钢在热的浓度为40%-50%范围内的碱中很可能 会发生快速的一般性腐蚀，事实上，这种现象已经被观察 到了。因此，可能的安全限值将低于图上所示数值，例如： 50%浓度所对应的70°C和40%浓度所对应的80°C。 对于304/316类型的不锈钢，一般服役最大温度限值是100°C。在更高的温度下将会产生碱性开裂。300系列不 锈钢的应力腐蚀开裂是一种典型的穿晶裂纹。 双相不锈钢 双相不锈钢具有类似于316不锈钢那样的抗一般性腐蚀的 能力，并且对氯化物应力腐蚀开裂的敏感性性也较低。具 有较高合金含量的显著添加了钼和氮成分的双相钢合金， 抗碱性环境腐蚀的能力要优于316不锈钢。据报道，2205 不锈钢和2906不锈钢能很好的抵抗碱性应力腐蚀开裂。 高含镍量的奥氏体不锈钢 高含镍量的不锈钢中约含25-35 wt％的镍，包含有非专利 和有专利的合金，如：904L、Sanicro28、20Cb-3合金、800合金、AL6- XN等。与300系列不锈钢相比较，这些合 金对侵蚀性（高温）溶液的抵抗力有了极大的提高。 镍合金 在抗碱性环境下的腐蚀和应力腐蚀开裂方面，商业纯镍，200合金（N02200）和201合金（N02201）是最好的材料。400合金（N04400）和600合金（N06600）也具有优异的抗应力腐蚀能力。当碱浓度在70％以上，温度高于290°C（550°F）时，这些合金也会出现腐蚀应力开裂。镍铬钼合金，如C- 276（N10276），具有很好的抗碱性开裂的能力，但，在高浓度和高
应力腐蚀断裂
应力腐蚀断裂 一．概述 应力腐蚀 是材料、或在静 （主要是拉应力 ）和腐蚀的共同作用下产生的失效现 象。 它常出现于用钢、黄铜、高强度铝合金和中，凝汽器管、矿山用钢索、飞机紧 急刹车用高压气瓶内壁等所产生的应力腐蚀也很显着。 常见应力腐蚀的机理是：零件或构件在应力和腐蚀介质作用下，表面的氧化膜 被腐蚀而受 到破坏 , 破坏的表面和未破坏的表面分别形成阳极和阴极 , 阳极处的金属 成为离子而被溶解，产生电流流向阴极。由于阳极面积比阴极的小得多，阳极的电 流密度很大，进一步腐蚀已破坏的表面。加上拉应力的作用，破坏处逐渐形成裂纹， 裂纹随时间逐渐扩展直到断裂。这种裂纹不仅可以沿着金属晶粒边界发展，而且还 能穿过晶粒发展。应力腐蚀过程试验研究表明：当金属加上阳极电流时可以加剧应 力腐蚀， 不大。 应力腐蚀的机理仍处于进一步研究中。为防止零件的应力腐蚀，首先应合 避免使用对应力腐蚀敏感的材料 , 可以采用抗应力腐蚀开裂的不锈钢系列 工作状态下构件所承受的外加载荷形成的抗应力。 加工，制造，热处理 引起的内应力。 装配，安装形成的内应力。 温差引起的热应力。 裂纹内因腐蚀产物的体积效应造成的楔入作用也能产生裂纹扩展所需要 的应力。 （2）每种合金的应力腐蚀开裂只对某些特殊介质敏感。 一般认为纯金属不易发生应力腐蚀开 裂，合金比纯金属更易发生应力腐蚀开裂。 下表列出了各种合金风应力腐蚀开裂的环境介质体系，介质有特点：即金属或合金 可形成纯化膜，弹介质中有有破坏纯化膜完整性的离子存在。而且介质中的有害物 质浓度往往很低，如大气中微量的 H 2S 和NH 可分别引起钢和铜合金的应力腐蚀开裂。 空气中少量NH 是鼻子嗅不到 而加上阴极电流时则能停止应力腐蚀。一般认为压应力对应力腐蚀的影响 理选材， 如高镍奥氏体钢、高纯奥氏体钢、超纯高铬铁素体钢等。其次应合理设计零件和构 件，减 少。改善腐蚀环境，如在腐蚀介质中添加缓蚀剂，也是防止应力腐蚀的措施。 采用金属或 非金属保护层，可以隔绝腐蚀介质的作用。此外，采用阴极保护法见也 可减小或停止应力 腐蚀。本篇文章将重点介绍应力腐蚀断裂失效机理与案例研究， 并分析比较应力腐蚀断裂 其他环境作用条件下发生失效的特征。，由于应力腐蚀的 测试方法与本文中重点分析之处 结合联系不大，故不再本文中加以介绍。 二．应力腐蚀开裂特征 （1）引起应力腐蚀开裂的往往是拉应力。 这种拉应力的来源可以是： 1． 2． 3 ． 4 ．
镁合金腐蚀与防护
镁合金的腐蚀与防护 摘要：论述了镁合金的腐蚀形式以及腐蚀机理，同时介绍了镁合金防腐蚀的方法。重点介绍了电镀对镁合金的防护作用。 关键词：镁合金；腐蚀；防护 Corrosion And Protection Of Magnesium Alloys Abstract: Corrosion forms and corrosion mechanism of the magnesium alloy were discussed and the methods of corrosion protection of magnesium alloys were introduced. The plating on magnesium alloy protective effect was introduced. Key words: magnesium alloy; corrosion；protection
0 前言 镁合金作为最轻的工程金属材料，具有高的比强度、比刚度、比弹性模量，以及良好的铸造性、切削加工性能。因此，在汽车、电子、家电、通讯、仪表以及航天航空等领域的应用日益增多，被誉为21世纪绿色工程金属结构材料[1]。 但是，镁合金极易腐蚀，却大大限制了其应用。腐蚀是金属在周围介质的作用下，由于化学变化、电化学变化或者物理溶解产生的破坏。从能量观点来看，金属腐蚀的倾向可从矿石中冶炼金属所消耗的能量大小来判断。凡在冶炼时消耗能量大的金属易产生腐蚀，消耗能量小的则其腐蚀倾向就小，镁与铝铁类似，冶炼时消耗能量较多，故镁较易产生腐蚀。镁的标准电极电位是所有结构金属材料中最低的，是-2.73V。加上镁的氧化膜疏松多空，对基体没有多大的保护能力。作为结构材料，镁合金在使用环境中极易发生腐蚀现象，因而大大限制了它的实际应用。 1 镁合金腐蚀的主要形式 1.1 电偶腐蚀和全面腐蚀 镁的高反应性使得镁很容易与其它相组织形成腐蚀电池而发生电偶腐蚀。电偶腐蚀的阴极可能是金属内部的组织，也有可能是外部与之接触的金属。如果合金中存在Fe、Co、Ni、Cu等的杂质相，镁合金将会发生很严重的电偶腐蚀。而镁合金中形成的正常的相组织之间也会发生电偶腐蚀，电位较低的相充当阳极被优先腐蚀(如镁铝合金中的α相与β相)。研究表明镁合金发生电偶腐蚀的程度主要与以下几种因素有关[2,3]。 (1)腐蚀介质溶液的性质镁合金在酸性或中性溶液中易受腐蚀，但在碱性环境中特别是强碱性环境(pH>10.5)中却相当稳定。当pH值由2.0增加到7．25时，其腐蚀速率降为原来的I／10[4]。但含有Cl-的介质溶液会大大加速镁合金的腐蚀，Mg在3．5％NaCI 溶液中的腐蚀速率比在去离子水中大约增加了4倍。而在铬酸和氢氟酸及含F-的溶液中，由于在金属表面生成起保护作用的钝化膜，降低了镁合金的腐蚀速率。 (2)镁合金的成分当镁合金中含有Al、Zn、Ca、Ag、Cd等元素时，对镁合金的耐蚀性影响较小；但当镁合金中含有Fe、Ni、Cu、Co等元素时，其腐蚀速率将大大加快。 (3)环境的影响镁合金在干燥的空气中能形成有效的保膜，具有较好的耐蚀性能；但在潮湿的空气中，特别是含S02或含Cl2气氛中会遭到严重的腐蚀。
管道的应力腐蚀断裂.docx
管道的应力腐蚀断裂 四川省的天然气管线由于介质未处理好，在被输送的天然气中 H2S大大超过规定的含量，曾发生多次爆破事故。 据国外文献介绍，美国 1955 年第一次发生由于氢脆而产生的氢应力破坏，六十年代出现了其他形式的应力腐蚀断裂，以后随着时间的延续，这类破坏事故越来越多，而应力腐蚀断裂也越 来越多地为管道工作者所关注，并成为研究的课题。 应力腐蚀断裂简称为SCC，这系由英文名词StressCorrosionCracKing而来的，其定义为：在应力和介质联 合作用下，裂纹的形成和扩展的过程叫做应力腐蚀，由于应力腐蚀而产生的断裂称为应力腐蚀断裂。 当原始缺陷的长度2a 小时临界裂纹长度2ac 时，管线是不会断裂的，但由于疲劳或( 和 ) 环境的作用，裂纹长度可以增长，当原始缺陷长度逐渐增长，最后达到2ac 时，则管道产生断裂。这里只将讨论后者，即在环境和应力相互作用下引起的应力腐蚀 断裂。一、应力腐蚀的机理 为说明应力腐蚀需先简单的介绍腐蚀反应。大家知道，钢铁 放在潮湿的空气中，就会生锈，锈不断脱落，就会导致截面减小 和重量减轻，这称为钢铁受到了腐蚀。腐蚀是一种电化学过程， 它又可分为阳极过程和阴极过程，这二者是共存的。 金属原子是由带正电的金属离子，对钢来说，就是二价的铁离子 F2+和周围带负电的电子云 ( 用 e- 来表示）构成的，如下所
示： Fe→ Fe2++2e-上式是一个可逆反应。当铁遇到水，铁离子Fe2+ 和水化合的倾向比 Fe2+与 e- 结合成金属的倾向还要强，因此金 属铁遇到水后就会发生如下反应： 上式放出电子e- ，故称为阳极反应。 阳极反应所放出的电子必须通过阴极过程( 即吸收电子的过 程) 被取走，式的反应才能继续存在，否则该式将是可逆的。 一种常见吸收电子的阴极过程是吸氧过程，见下式： O2+2H2O+4e→- 4OH-氢氧根 OH-和铁离子F e2+结合，就会产生铁锈，即 Fe2O3 2Fe2++60H-→ Fe2O3·3H2O综合阳极过程和阴极过程，即联合上两式，可写出下式： 4Fe+nH2O+3O2→ 2Fe2O3·nH2O 由上式可以看出，钢管生锈的条件为第一要接触水( 或潮湿的空气 ) ，第二要接触空气，以提供 O2前者是阳极过程，后者是阴极过程。 实验表明，和腐蚀介质相接触的阳极金属介面上会形成一层 致密的复层，即纯化膜，它能阻碍阳极金属进一步溶解。但金属
镁合金防腐
摘要 镁及其合金具有许多优良的物理和机械性能,具有较高的比强度和比刚度、易于切削加工、易于铸造、减震性好、能承受较大的冲击震动负荷、导电导热性好、磁屏蔽性能优良,是一种理想的现代结构材料[ ,现已广泛应用于汽车、机械制造、航空航天、电子、通讯、军事、光学仪器和计算机制造等领域。为使镁合金应用于不同的场合,经常需要改变其表面状态以提高耐蚀性、耐磨性、可焊性、装饰性等性能。目前有许多工艺可在镁及镁合金表面上形成涂覆层,包括电镀、化学镀、转化膜,阳极氧化、氢化膜、有机涂层、气相沉积层等。其中最为简单有效的方法就是通过电化学方法在基体上镀一层所需性能的金属或合金,即电镀或化学镀。
目录 摘要 .........................................................错误！未定义书签。 1.绪论 (2) 1.1镁合金表面防腐处理现状 (2) 1.1.1镁合金表面防腐重要性 (2) 1.1.2镁合金表面防腐常用方法及优缺点 (2) 2.镁合金表面防腐综合设计 (6) 2.1所选表面处理方法综述 (6) 2.1.1所用方法及其国内发展现状 (6) 2.1.2所用方法的评价分析 (7) 2.1.3具体工艺流程及注意事项 (7) 2.2 性能分析与检测 (8) 参考文献 (9)
绪论 镁合金优异的物理和机械性能使其近年来得到广泛关注，镁合金的比强度高、刚性好，具有优良的尺寸稳定性、减振性、热导电性和电磁屏蔽能力，并且镁资源丰富、容易回收，这些优点使镁被誉为“21世纪的绿色金属结构材料”，可广泛应用于汽车零件、3C产品、航空航天和军工等领域[1]。但是，镁的应用和研究相对其它金属严重滞后，原因在于其韧性低、高温性能和耐腐蚀性能差，而且加工成形比较困难。与铝、钛能生成自愈钝化膜不同，镁表面生成的氧化膜疏松多孔，不能对基体起有效保护作用，因此，在潮湿的空气、含硫气氛和海洋大气中，镁均会遭受严重的化学腐蚀，这极大地阻碍了其广泛应用。 通过熔体净化技术可以降低镁合金中Ni、Cu、Fe等有害元素的含量以改善其耐蚀性，但幅度有限。通过合金化的方法来改善其性能，特别是期望发现“不锈镁”的努力至今还没有取得进展,所以，镁合金零件在使用前须经过一定的表面改性或涂层处理。目前，电化学镀层、转化膜等工艺技术已经应用于镁合金的防护，气相沉积涂层、涂覆、表面热处理等方法也受到密切关注，高能束熔覆等新技术也被尝试应用于镁合金表面性能的提高。 1.1镁合金表面防腐处理现状 1.1.1镁合金表面防腐重要性 我国是世界原镁生产和出口第一大国，2003年我国的原镁产量占全球产量的66%[1,2]。但是，我国镁合金的研究和应用开发却相对滞后，其中一个重要的原因是镁合金的防腐问题没有很好地解决。镁是所有工业合金中化学活性最高的金属元素，其标准电极电位为一2. 37V，在常用介质中的电位也相当低C31。镁合金在大气中的耐蚀性主要取决于大气的湿度与污染程度，腐蚀形成的氧化膜疏松，使腐蚀加剧，并且会阻碍表面处理的进行。另外，镁合金与其它金属接触时，一般作为阳极发生电偶腐蚀，阴极是与镁直接有外部接触的异种金属，也可以是镁合金内部的第二相或杂质相，后者在宏观上表现为全面腐蚀。为了拓宽镁合金的应用领域，其防腐问题成为了一个研究热点。一方面是从镁合金材质的本身着手，开发更耐腐蚀的镁合金;另一方面就是进行适当的表面处理。 1.1.2镁合金表面防腐常用方法及优缺点 镁合金的表面处理方法主要有:阳极氧化处理、微弧氧化处理、化学转化膜处理、电镀、热喷涂防护层E81、激光表面改性和气相沉积等。 1．阳极化处理 (1) 阳极氧化 镁合金阳极氧化膜耐蚀性高，也可以作为涂装的底层。镁在阳极氧化的过程中先形成一层致密的阻挡层，当氧化膜达到一定厚度时，由于其拉应力过大
镁合金AZ91D在氯化钠溶液中的腐蚀行为
第30卷 第1期 2010年2月 航 空 材 料 学 报 J OURNAL OF A ERONAUT ICAL MAT ER I A LS V o l 30,N o 1 F ebu rary 2010 镁合金AZ91D 在氯化钠溶液中的腐蚀行为 白丽群1,2 , 舒康颖1 , 李 荻 2 (1.中国计量学院材料科学与工程学院,杭州310018;2.北京航空航天大学材料科学与工程学院,北京100083) 摘要:通过容量法、失重法和电化学阻抗谱(E IS)方法研究了镁合金AZ91D 铸件及压铸件在5%氯化钠溶液中的腐蚀及电化学腐蚀行为。利用扫描电子显微镜(SE M )、能量色散谱(EDS)和X -射线衍射(XRD )方法研究了腐蚀产物表面形貌及其组成。结果表明:两种合金的腐蚀产物相同,由块状的化合物氢氧化镁[M g (OH )2]和松枝状的水合氢氧化镁氯化物[M g 2C l (OH )3 4H 2O ]组成;镁合金A Z91D 压铸件的耐腐蚀性能比镁合金A Z91D 铸件好;并通过浸泡过程中电荷转移电阻(R t )和双电层电容(Y )的变化解释了两种合金的耐腐蚀性能差异。关键词:镁合金A Z91D;耐腐蚀性能;E IS ;腐蚀产物DO I :10 3969/j i ssn 1005 5053 2010 1 012 中图分类号:TG146 2 文献标识码:A 文章编号:1005 5053(2010)01 0062 05 收稿日期:2009 03 21;修订日期:2009 05 18基金项目:国家自然科学基金(50702054) 作者简介:白丽群(1978 ),女,副教授,(E ma il)ba ili qun78@163.co m 。 镁合金被认为是21世纪的 绿色材料 。由于具有质量轻、刚性好、散热性强、有金属光泽、电磁屏蔽性好、易加工和可回收利用等优异的性能而广泛 应用于汽车制造、机械制造、航空航天、通讯、光学仪器和计算机制造、办公设备、光学设备、体育用品等领域[1~3] 。在航空航天和军事领域上,主要用在飞 机、导弹、鱼雷、雷达、卫星上[3] 。然而,耐腐蚀性能较差是限制镁合金应用的关键问题之一。因此,镁合金应用前都要进行适当的表面处理以增强其耐腐蚀性能。但是,合金的微观组织结构影响其表面处理时的成膜过程,表面膜层遭到破坏后合金自身的耐腐蚀性能对合金的腐蚀快慢起决定作用。本研究以镁合金AZ91D 作为研究对象,通过容量法、失重法和电化学阻抗谱(E IS)等方法研究了镁合金AZ91D 铸件及压铸件在5%氯化钠溶液中的腐蚀及电化学腐蚀行为。利用扫描电子显微镜(SE M )、能量色散谱(EDS)和X 射线衍射(XRD)方法研究了腐蚀产物表面形貌及其组成。并监测浸泡过程中E I S 的变化,通过电荷转移电阻(R t )和双电层电容(Y)的变化解释了两种合金的耐腐蚀性能差异。 1 试验方法 试样材料为镁合金AZ91D,其化学成分(质量 分数/%)为:A l 8.5~9.5,M n 0.17~0.4,Zn 0.45~0.9,Fe 0.004,S i 0.05,N i 0.001,Cu 0 015,镁余量。试样规格为20mm 30mm 150mm,表面依次通过180~800# 碳化硅水磨砂纸打磨,用自来水及去离子水清洗,丙酮擦洗后晾干,置于干燥器中待用。实验前利用2%~5%金属清洗剂,50 对试样进行除油3m i n 。 采用5%NaC l 溶液(p H =6.8~7.0)35 1 全浸腐蚀实验,面容比为1 20,测量浸泡过程中镁合金试样因腐蚀而析出的氢气量(容量法)来评定 镁合金的耐腐蚀性能[4] 。试样浸泡取出后依次通过:铬酸溶液清洗(200g /L C r O 3+10g /L Ag NO 3) 去离子水漂洗 热风吹干 称重,计算试样的腐蚀 失重量[5] 。分别用S 530型扫描电子显微镜(SE M ),Link ISI S 能量色散谱仪(EDS )和D /m ax2200PC 自动X 射线衍射仪(XRD)观察镁合金腐蚀前后表面形貌,分析腐蚀产物。 电化学测量仪器为C H I660a 型电化学工作站,电化学阻抗谱的24h 跟踪测试在自腐蚀电位下进行,实验温度为35 1 ,腐蚀介质为5%NaC l 溶液,用金属网包覆三电极体系,饱和甘汞电极为参比电极,大面积铂片为辅助电极。研究电极为镁合金试样,工作面积1c m 1c m ,用氯丁橡胶涂封。测量范围为1 10-2 ~1 105 H z ,采用Zsi m pw in 软件进行解析。 2 结果与讨论 2.1 腐蚀速率 图1和图2分别是采用容量法测得的镁合金试
应力腐蚀
应力腐蚀 （一）应力腐蚀现象 金属在拉应力和特定的化学介质共同作用下，经过一段时间后所产生的低应力脆断现象，称为应力腐蚀断裂。 应力腐蚀断裂并不是金属在应力作用下的机械性破坏与在化学介质作用下的腐蚀性破坏的迭加所造成的，而是在应力和化学介质的联合作用下，按持有机理产生的断裂。其断裂抗力比单个因素分别作用后再迭加起来的要低很多。由拉伸应力和腐蚀介质联合作用而引起的低应力脆性断裂称为应力腐蚀（常用英文的三个字头SCC表示）。不论是韧性材料还是脆性材料都可能产生应力腐蚀断裂。 应力腐蚀断裂一般都是在特定的条件下产生的： 1．只有在拉伸应力作用下才能引起应力腐蚀开裂(近来有研究说压应力下也可能产生)。这种拉应力可以是外加载荷造成的应力；也可以是各种残余应力，如焊接残余应力，热处理残余应力和装配应力等。一般情况下，产生应力腐蚀时的拉应力都很低，如果没有腐蚀介质的联合作用，机件可以在该应力下长期工作而不产生断裂。 2．产生应力腐蚀的环境总是存在特定腐蚀介质，这种腐蚀介质一般都很弱，如果没有拉应力的同时作用，材料在这种介质中腐蚀速度很慢。产生应力腐蚀的介质一般都是特定的，也就是说，每种材料只对某些介质敏感，而这种介质对其它材料可能没有明显作用，如黄铜在氨气氛中，不锈钢在具有氯离子的腐蚀介质中容易发生应力腐蚀，但反应过来不锈钢对氨气，黄铜对氯离子就不敏感。 3．一般只有合金才产生应力腐蚀,纯金属不会产生这种现象.合金也只有在拉伸应力与特定腐蚀介质联合作用下才会产生应力腐蚀断裂。 常见合金的应力腐蚀介质： 碳钢：荷性钠溶液，氯溶液，硝酸盐水溶液，H2S水溶液，海水，海洋大气与工业大气 奥氏体不锈钢：氯化物水溶液，海水，海洋大气，高温水，潮湿空气（湿度90%），热NaCl，H2S水溶液，严重污染的工业大气（所以不锈钢水压试验时氯离子的含量有很严格的要求）。 马氏体不锈钢：氯化的，海水，工业大气，酸性硫化物 航空用高强度钢：海洋大气，氯化物，硫酸，硝酸，磷酸
镁合金的腐蚀试验
镁合金的腐蚀试验 表面制备在各种腐蚀试验中，试验表面制备非常重要。尤其做对比试验，要求表面状态是一样的。铸造、挤压、膜压材料试验表面要求机械加工精度达到三，并且用酒精清洗，并在氯化钙干燥器中放置二十四小时。为了避免残留加工时夹痕，机械加工后要立即清洗。板材试样原则上讲要进行氧化处理，处理液组成：每升一百二十五到一百五十克的氧化铬、每升十五到二十克的硝酸钙或者硝酸钠，温度在三十五摄氏度到四十度之间，时间在五到十分钟之间。在个别情况下，例如镁合金板材要和其他合金板材做对比，或者板材表面已经被不同杂质严重污染，那么试样表面要用二百二十号到二百四十号砂纸打磨，这种方法也适用于铸造、挤压和模压合金表面制备。 做对比试验去演方向要一致。当研究表面状态对半成品耐蚀性影响的时候，试样表面制备要和成品一样处理。对于评价氧化膜保护性能，要求不同方法氧化试验尺寸大小要一样。试样表面不允许有划伤、压痕和其他机械损伤。试样端面原则上讲都不密封。潮湿箱试验潮湿箱大小、样式各异，但是试验条件必须保持一样。试验溶液为百分之零点零零一的氯化钠，喷雾周期为每十五分钟喷三十秒，相对湿度控制在百分之九十五到百分之九十八，温度恒定在二十五摄氏度左右。评价潮湿箱腐蚀试验结果有重量损失、强度损失和肉眼观察。试验尺寸为五十毫米乘以一百毫米或者三十毫米乘以八十毫米，机械性能损失试样按照国家标准执行，每次试验试样个数不少于五个。没有
膜试验试验时间为一个月到一年，有人工无机膜的试验时间从三个域到三年。 重量损失计算实验前试验要沉重，精度达到零点零零二克。试验后试验要放在百分之二十的氧化铬溶液中去除腐蚀产物，温度在十五摄氏度到二十五摄氏度之间，时间在五分钟到十分钟之间，直至腐蚀产物除净为止，而后清洗，在干燥箱中六十摄氏度干燥。存放在氯化钙干燥器中二十四小时，称重。同时与没有做腐蚀试验的原始试验与腐蚀试验同样做除腐蚀产物处理，用于校对试验结果。腐蚀强度指标是腐蚀前重量减腐蚀后重量之差转化为单位面积单位时间失重。