铝及铝合金的耐蚀性
⑵铜
改善时效组织，提高强度和塑性，提高抗应力腐蚀能力。
⑶Cr,Mn,Zr
细化晶粒，提高抗应力腐蚀能力。 （原因：提高再结晶温度，阻碍结晶过程进行，阻止晶粒长大。）
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8.4 铝合金常见的几种腐蚀破坏形式
8.4.1 点蚀
1、发生点蚀的主要环境
大气、淡水、海水和其他一些中性和近中性水中容易发生点蚀。
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3、容易产生应力腐蚀开裂的合金
主要是高强度的铝合金。如Al-Cu，Al-Cu-Mg，特别是Al-ZnMg和Al-Zn-Mg-Cu系列合金。
4、防止措施
⑴适当的热处理。（如固溶处理加时效处理）
⑵合金化。在高强度的铝合金加微量的Mo、Zr、V、Cu、Cr、 Mn等。 ⑶消除张应力（高温过时效）或赋予表面压应力（喷丸处理）。
⑶有一定应力腐蚀的倾向。 ⑷有剥蚀现象（特别在海洋大气中）。
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3、合金元素的影响：
⑴铜：
主要强化元素，提高强度（CuAl2强化相）；但随着含铜量的增加， 耐蚀性下降，点蚀和晶间腐蚀敏感性增加。 ⑵镁： 镁含量﹤2% 范围内，随着含镁量的提高，强度提高，4%Cu+2% Mg的合金强度最高，点蚀程度增加。（减少了铜的溶解度，基体 上析出了杂质铜）。
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2、引发点蚀的条件
（1）水中必须含有能抑制全面腐蚀的离子，即能保持保护膜的 离子（如：SO42-，SiO32-，PO43-等）。
（2）水中含有能局部破坏钝态的离子，如氯离子。
（3）水中必须含有促进阴极反应的氧化剂。
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3、点蚀的形成过程
一般是认为氯离子等是破坏钝态的离子，局部进入钝化膜，使 钝化膜局部变质。金属溶解生成铝离子，释放的电子流到阴极发生 阴极反应（主要是H+或氧化剂被还原），生成的铝离子同水中OH-结 合生成氢氧化物，使该处pH值局部降低，呈酸性。使氯离子进一步 富集，继续破坏钝化膜，形成蚀坑。
⑵当溶液中存在F-,Cl-离子时，纯铝极其不耐蚀，因为这些离子很 容易破环氧化膜而产生点蚀。当溶液中存在Cr2O72-,CrO42-等氧化 性离子时，能促进钝化。
⑶当溶液中含有电位较正的Fe2+,Ni2+,Cu2+等离子时，会加速铝的 腐蚀。
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8.2.5铝在几种典型的介质中的腐蚀：
1、在酸性介质中的腐蚀速度的顺序为： HF﹥H3PO4﹥HCl﹥HNO3﹥H2SO4
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8.1.3纯铝及铝合金的工艺性能
1、可进行各种形式的压力加工；
2、切削加工性：纯铝的切削加工性差，强度硬的铝合金， 切削加工性好
3、合金元素的焊接型好，含硅、钛高的焊接性差。
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8.2 纯铝的耐蚀性
8.2.1电化学特性：
铝的标准电极电位很低（-1.663V），在常用的金属材料中是最 低的，是一种很活泼的金属，在全部的pH值范围内都可发生析氢腐 蚀（在酸性溶液中腐蚀生成Al3+，在碱性溶液中生成AlO22-）。
碱能与铝表面的氧化膜反应生成偏铝酸钠和水。氧化膜破坏后， 碱和铝会进一步发生反应，并释放出氢气。 腐蚀特点：全面腐蚀。（工业上利用这一点去除表面氧化物以 及油污等，称为化学铣切）
2、在酸中的腐蚀
在稀酸中发生的是呈点蚀，在氧化性浓酸中具有很好的耐蚀性 （生成钝化膜）。
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3、在中性盐中的腐蚀
⑴其腐蚀行为主要取决于溶液中的阴、阳离子的特性。
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3、剥蚀发生的原因
沿晶界形成阳极网络（β相为阳极网络近道）。
4、剥蚀防止措施
（1）加入合金元素细化晶粒。如：Cr,Mn,B等。
（2）合理选择和控制变形量和热处理工艺。
属于耐热合金（主要用于飞机发动机中的叶片及容器等）。
⑶Al-Cu-Li合金 以锂代替镁。合金密度小；具有高强度、耐热；锂活性大，易氧化 和腐蚀。（用于高速飞机的结构材料和蒙皮）。
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2、Al-Cu合金系的耐蚀性
⑴容易产生“白斑黑心”的点蚀。
⑵晶间腐蚀甚为敏感，凡是过饱和固溶体在分解条件下都有晶间腐 蚀。
耐蚀材料 ⑶锰： 消除铁的有害作用，提高耐蚀性、耐热性和一定的强度，降低 塑性。 ⑷铁，硅： 是杂质元素，降低耐蚀性和塑性。
⑸钛，Zr: 细化晶粒，减少开裂倾向。
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8.3.4Al-Zn-Mg-Cu合金
1、合金特点：
⑴Al-Zn-Mg合金：经适当的热处理后，强度可达500MPa ，有 优良的焊接性能。
2、在碱性介质中的腐蚀速度的顺序为： NaOH﹥Na2CO3﹥NH4OH﹥Na2SiO3
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8.3铝合金的耐蚀性
8.3.1铝-锰合金
1、组织特点：
主要组织组成物α-MnAl6,FeAl3等。
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2、耐蚀性：
Mn-Al合金具有优良的耐蚀性（是主要的耐蚀铝合金，属于防 锈铝） 在大气中的耐蚀性和工业纯铝相近；在海水中与纯铝相同；在 稀盐酸中的耐蚀性比纯铝好；未发现这类合金有应力腐蚀开裂的倾 向。 在特定条件下，有剥蚀和晶间腐蚀倾向，发生腐蚀时一般为全 面腐蚀，并常伴有点蚀。
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8.4.4铝合金的剥蚀
1、剥蚀特征
使铝合金产生各种形式的层状分离。轻微的剥蚀只产生一些不 连续的小裂片、碎末、甚至形成泡疤，严重时会形成大块的、连续 的金属片脱离金属本体，甚至以层状分离形式使金属解体。
2、剥蚀发生的条件
高镁合金和Al-Cu-Mg合金，随二次相（β相）增多。变形量增 大，晶粒被拉得越长，剥蚀的敏感性越大。
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3、合金元素对耐蚀性的影响
⑴Mg： Mg含量﹤3.5% 时，在任何热处理状态或冷加工状态均无应力 腐蚀开裂倾向； 含Mg 量在3.5%～5.0%之间，冷加工状态有应力腐蚀开裂的敏 感性； 含Mg量﹥5.0%时，在一定退火温度下，也具有应力腐蚀的敏 感性；高含镁的铝合金即使在低温放置也有应力腐蚀开裂的倾向。
⑵Al-Zn-Mg-Cu合金：强度可达600MPa，是铝合金中强度最高 的一类（可以称“超硬铝”）
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2、耐蚀性：
⑴Al-Zn-Mg合金：应力腐蚀开裂敏感性大
⑵Al-Zn-Mg-Cu合金：应力腐蚀开裂敏感性大，还有晶间腐蚀和剥 蚀⑴Zn/Mg： Zn/Mg比值过高过低都降低耐蚀性，当Zn+Mg=8.5% ， Zn/Mg=2.7～3时，抗应力腐蚀性能最佳。
8.2.3氧化膜的结构：
1、在大气或低于80℃的水溶液中，生成的氧化膜为 （Al2O3.3H2O）,是非晶态结构；
2、在80℃以上的水溶液中形成的膜为（Al2O3.H2O， AlOOH），是晶态结构； 3、高于200℃水中生成的膜为Al2O3 。
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8.2.4纯铝在不同介质中的腐蚀行为
1、在碱中：不耐蚀
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8.2.2氧化膜的特点：
1、致密，并且与基体牢固结合；
2、具有较高的稳定性，可保护铝基体不受腐蚀； 3、随着时间的延长，特别有水分时，氧化膜会增厚； 4、可以通过化学氧化或阳极氧化的方法生成更厚的氧化 膜（化学氧化膜的厚度约为1～3um,阳极氧化膜可达 100um，可供装饰、耐蚀等用）。
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8.4.2铝合金的晶间腐蚀
1、腐蚀原因
不适当的热处理造成第二相的析出。
2、防止铝合金的晶间腐蚀的措施
通过正确的热处理工艺消除第二相的析出。
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8.4.3应力腐蚀开裂
1、产生原因
应力作用加上晶间腐蚀的因素。
2、产生的环境
⑴近海大气和海水中易发生，氯离子浓度越高，温度和湿度越高， 应力腐蚀破裂敏感性越大。 ⑵不含氯离子的高温水中和蒸汽中也会发生。
4、铝合金的耐点蚀性
含铜的铝合金耐点蚀性最差，Al-Mn,Al-Mg合金耐点蚀性较好。
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5、防止铝合金点蚀的措施
⑴提高水质，减少水中活性阴离子（如：Cl-等）的浓度。
⑵尽量减少溶氧，氧化性离子，减弱阴极反应（减弱微电池的腐蚀 电流的作用）。
⑶铜离子是铝发生点蚀的原因之一，应尽量去除。 ⑷外加电化学保护（外加电流对铝材进行阴极保护）。
⑵Mn、Cr、Zr可以提高抗应力腐蚀的能力。
4、热处理对应力腐蚀的影响
高镁合金在时效状态下的应力腐蚀的敏感性较大。为了改善这 一点，可以采用固溶处理的方法，使之形成固溶体。
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8.3.3铝-铜系合金（硬铝）
1、合金特点：
⑴Al-Cu-Mg合金（杜拉铝合金） 具有良好的力学性能和加工性能（主要用于涡轮喷气发动机中的叶 片）。 ⑵Al-Cu-Mn合金
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第8章 铝及铝合金的耐蚀性
8.1 概述
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8.1.1纯铝的物理性质
1、密度小（ρ=2.7），属轻金属（约为铜铁的1/3）；
2、导电性好（次于金、银、铜）；
3、导热性好； 4、熔点低（660.5℃）； 5、无磁性。
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8.1.2纯铝及铝合金的力学性能
1、纯铝的强度低，塑性好（退火状态下伸长率达35%）； 2、铝合金的强度取决于合金化和加工工艺（超硬铝的强 度可达600MPa）。
3、合金元素对耐蚀性的影响：
Si，Fe降低耐蚀性（形成一些杂质相析出）；Mn可以抑制Fe的 不利影响（可以控制Mn/Fe比例含量来控制Fe的有害作用）。
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8.3.2铝-镁合金
1、组织特点
为固溶体型合金，但固溶强化效果差（难以形成过饱和固溶 体），主要通过加工硬化进行强化。
2、耐蚀性
有点蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀和剥蚀倾向。随着镁含量增大， 点蚀倾向增加；随着冷加工变形量增大，应力腐蚀和剥蚀敏感性增 加。
铝合金材料的耐蚀性研究
铝合金材料的耐蚀性研究随着科学技术的不断发展和进步，各种各样的材料开始被广泛应用于人们的生活和工作中。
其中铝合金材料具有重要的地位，因为它们具有重量轻、强度高、耐腐蚀和良好的加工性等优点。
铝合金材料已在航空、汽车、电子、建筑等领域得到广泛应用。
而这些应用都需要铝合金材料具有良好的耐蚀性。
铝合金材料的耐蚀性是其在使用过程中具有的重要性能之一。
耐蚀性对于材料的使用寿命、可靠性和经济效益都有着重要的影响。
然而，铝合金材料的腐蚀是一个复杂的过程，与环境因素、制造工艺和材料本身的结构等因素密切相关。
因此，研究铝合金材料的耐蚀性是目前材料科学研究的热点之一。
一、铝合金材料的腐蚀原理铝合金材料的腐蚀是指铝在一定条件下被环境中的氧化物（例如水和空气中的氧）或一定的化学物质（例如酸、碱、盐等）侵蚀、氧化、腐蚀的过程。
在腐蚀过程中，铝的表面逐渐失去原有的亮光和光泽，出现氧化层和腐蚀坑。
如果不加控制，铝合金材料在外界环境下很快就会被腐蚀破坏。
铝合金材料的腐蚀过程是一个电化学反应过程。
在材料表面形成的微细缺陷和氧化层上会发生电化学反应，形成阳极、阴极和电解液三个部分。
在阳极上，铝材料被氧化成Al3+，释放出电子，同时也释放出OH-离子，形成铝氢氧化物。
在阴极上，氧化物和电解液中的氢离子会接受电子，还原成水。
这个过程伴随着电子和物质的迁移，最终导致铝合金材料表面出现氧化层和腐蚀坑。
二、影响铝合金材料耐蚀性的因素铝合金材料的耐蚀性受到多种因素的影响，包括材料本身的结构、外界环境的腐蚀性等。
下面着重介绍一些影响铝合金材料耐蚀性的主要因素：1、材料成分和组织结构：铝合金材料的成分和组织结构对其耐蚀性有着重要的影响。
通常来说，铝合金中硬度越高的物质越难于腐蚀，例如硬度高的铝合金中所含的熔点高的元素（如铜、锌等）会形成细小的均匀分布的微粒，稳定住合金晶格，从而提高了合金的耐蚀性。
而且，铝合金材料的组织结构对其耐蚀性也有重要影响，如加工硬化处理后的铝合金材料耐腐蚀性能会有所提升。
铝及铝合金的基本特性
铝及铝合金的基本特性铝及铝合金的基本特性铝合金在现代工业上应用甚为广泛，其主要原因为其具有以下特性: ▲轻量性▲耐蚀性▲成形性▲强度性▲切削性▲表面处理性▲导电性▲易加工性▲无毒性▲无磁性▲熔接性▲导热性▲无低温脆性▲再生性▲反射性铝之价格虽较一般碳钢高，但易於回收重熔使用，为地球上可充分且有效利用之资源。
轻量性Light Weight 铝之比重仅为钢铁之三分之一。
耐蚀性High Corrosion Resistance 铝在自然环境中表面形成薄层之氧化膜可阻绝空气中之氧气，避免进一步氧化，具有优良之耐蚀性，铝表面如再经各种不同之表面处理，其耐蚀性更佳，可适合室外及较恶劣之环境中使用。
成形性Workability、Excellent Formability 利用完成退火(或部份退火)可产生质软之铝合金，适用於各种成形加工要求，此方面之典型应用如铝轮圈、天花板嵌灯灯罩、电容器外壳、铝锅等。
强度Good Strength 利用合金之添加及轧延、热处理制程可生产强度2 /mm2~60kg/ 2不同强度等级之产品，以适用於各种不同强度要求之产品上。
表面处理性V ariety of Attractive Appearance 铝具有优良之表面处理性包括阳极处理、表面化成处理、涂覆及电镀等，尤其阳极处理可产生各种不同色泽、硬度之皮膜，以适应各种用途。
导电性Good Electrical Conductivity 铝之导电度为铜之60 %，但重量亦仅铜之三分之一，相同重量之铝，其导电度为铜之两倍，故若以相同之导电度衡量，铝之成本远较铜便宜，此方面之应用以电导线最多。
导热性Excellent Thermal Conductivity 铝之导热性极佳，故在家庭五金、冷气机散热片、热交换器之应用方面极为广泛。
易加工性V ariety of Forms 铝之加工性特佳，可加工成棒、线、挤型材，挤型材在铝之用量占有极大比例。
热处理对铸造铝合金材料的晶界特性和耐蚀性能的影响
热处理对铸造铝合金材料的晶界特性和耐蚀性能的影响热处理是一种常用的金属加工方法，可以改善材料的力学性能和耐腐蚀性。
在铸造铝合金材料中，热处理也被广泛应用。
本文将探讨热处理对铸造铝合金材料晶界特性和耐蚀性能的影响。
一、热处理对晶界特性的影响晶界是材料中各个晶体之间的交界面，对材料的性能起着重要的作用。
热处理可以改变晶界的结构和性质，进而影响材料的力学性能和耐蚀性。
1. 晶界结构的改变热处理过程中的加热和冷却可以引起晶界结构的变化。
例如，固溶热处理可以使溶质在晶界区域的浓度得到调整，从而改善晶界的结构。
此外，热处理还可以促使晶界清晰化和去除一些晶格缺陷，提高晶界的强度。
2. 晶界位错的行为晶界中的位错是晶界强度的重要因素。
热处理过程中，晶界位错的行为可以被改变。
通过适当的热处理，可以增加晶界位错的密度和移动性，从而提高晶界的强度和塑性。
3. 晶界扩散和再结晶热处理还能促进晶界扩散和晶界再结晶。
晶界扩散可以导致溶质在晶界区域的聚集和分布均匀，从而提高晶界的强度和韧性。
晶界再结晶是指在高温下，原本的晶粒被新的晶粒所取代，更加细小的晶粒有利于提高材料的强度和韧性。
二、热处理对耐蚀性能的影响铸造铝合金材料在暴露于大气、水和化学介质中时，会出现腐蚀现象。
热处理可以改变铝合金材料的晶界特性和晶粒尺寸，从而影响其耐蚀性能。
1. 晶界腐蚀晶界是金属腐蚀的薄弱环节之一。
晶界中的异质相或溶质偏聚可能会引发晶界腐蚀。
适当的热处理可以改善晶界结构，减少晶界的偏聚现象，提高晶界的抗腐蚀能力。
2. 晶粒尺寸和耐蚀性热处理可以影响铸造铝合金材料的晶粒尺寸。
通常情况下，细小的晶粒比大晶粒具有更好的耐蚀性能。
热处理过程中，晶界的清晰化和晶界的再结晶可以使晶粒尺寸细化，从而提高材料的耐蚀性。
3. 化学成分和相变热处理还可以改变铝合金材料的化学成分和相变行为，进而影响其耐蚀性。
例如，固溶热处理可以调整合金中的溶质含量，进而影响材料的耐蚀性。
铝及铝合金的耐蚀性
不同系列铝合金的耐蚀性特点
1系铝合金
以纯铝为主，耐蚀性较好，但强度较低。
2系铝合金
以铜为主要合金元素，具有较高的强度和良好 的耐蚀性。
3系铝合金
以锰为主要合金元素，具有优良的耐蚀性和焊接 性能。
5系铝合金
以镁为主要合金元素，具有中等强度和良好的耐蚀 性。
6系铝合金
以镁和硅为主要合金元素，具有中等强度、优良 的耐蚀性和可加工性。
02 耐蚀性原理与机制
铝的氧化膜保护作用
铝的氧化膜
铝在空气中易于氧化，形成一层致密的氧化铝膜，这层膜具有很好的保护作用， 能够阻止铝的进一步氧化。
氧化膜的稳定性
氧化铝膜在常温下非常稳定，不易被破坏，因此能够长期保护铝不受腐蚀。
合金元素对耐蚀性的影响
合金元素的种类
不同的合金元素对铝的耐蚀性有不同的影响。例如，铜、镁等元素可以提高铝的 耐蚀性，而铁、硅等元素则会降低铝的耐蚀性。
3
应力状态
铝在应力状态下的耐蚀性也会受到影响。一般来 说，拉应力会降低铝的耐蚀性，而压应力则会提 高铝的耐蚀性。
03 耐蚀性测试方法与评价标 准
盐雾试验
盐雾试验原理
通过模拟海洋大气环境，将试样暴露在盐雾环境中一定时间，观察 其表面腐蚀情况。
盐雾试验设备
包括盐雾试验箱、盐溶液配制系统、温度控制系统等。
易加工
铝及铝合金具有良好的塑性和加工性能，可进行 各种压力加工和铸造。
铝及铝合金的应用领域
交通运输
用于汽车、火车、 船舶、飞机等交通 工具的制造。
包装领域
用于食品、药品、 化妆品等产品的包 装材料。
建筑领域
用于门窗、幕墙、 室内外装饰等。
电力电子
常见铝合金特性及其主要用途
常见铝合金特性及其主要用途铝合金指的是由铝和其它元素组成的合金。
铝合金具有一系列出色的特性，使其成为广泛应用于各个领域的理想材料之一、下面将介绍一些常见的铝合金特性及其主要用途。
1. 轻质高强：铝合金的密度仅为2.7g/cm³，比钢材轻约1/3，因此在一定的强度要求下，铝合金的重量较轻，便于加工和运输。
同时，铝合金的强度也比较高，常见的铝合金强度可达到200-600MPa，因此在航空航天、汽车、高铁等领域得到广泛应用。
2.耐腐蚀：铝合金具有良好的耐腐蚀性能，其表面可以形成一层致密的氧化层，能够有效阻止氧、水和酸等腐蚀介质的渗透，从而提高了铝合金的耐腐蚀性。
因此，铝合金广泛应用于建筑、汽车、船舶等领域。
3.导热性能好：铝合金的导热性能非常好，其导热系数约为铁材的1.3倍，因此铝合金制品能够快速将热量传导出去，被广泛应用于散热器、汽车发动机、电子设备等需要散热的领域。
4.可加工性好：铝合金易于加工成形，可以使用常见的铣床、车床、冲压等加工设备进行加工，因此可以生产出各种形状和尺寸的铝合金制品。
另外，铝合金还可以进行饰面处理，如阳极氧化、喷涂等，增加其表面的装饰性和耐磨性。
5.可回收性：铝合金可以进行无限次的回收利用，回收后的铝合金可以重熔成型，与初次提炼出来的铝材性能无异，因此铝合金是一种非常环保的材料。
铝合金根据其成分和性能的不同，可以分为许多不同的型号和牌号。
下面列举几种常见的铝合金及其主要用途：1.1000系列铝合金：纯铝，具有良好的导电性和热传导性，广泛应用于电力传输和散热器等领域。
2.2000系列铝合金：铜是其主要的合金元素，具有良好的强度和可塑性，常用于航空航天和军事工业中的结构部件。
3.3000系列铝合金：铝和锰是主要的合金元素，具有优良的耐腐蚀性能，在建筑、汽车制造和压力容器等领域得到广泛应用。
4.5000系列铝合金：铝和镁是主要的合金元素，具有较高的强度和良好的耐腐蚀性，在船舶、汽车和航空器制造中得到广泛应用。
6061的腐蚀标准
6061铝合金的腐蚀标准主要涉及两个方面：耐蚀性和腐蚀试验方法。
1. 耐蚀性：6061铝合金属于Al-Mg-Si系合金，具有较好的抗腐蚀性。
但其抗蚀性会受到合金成分、热处理工艺、表面处理等因素的影响。
一般来说，6061铝合金的耐蚀性需要根据具体应用环境和使用要求来评价。
2. 腐蚀试验方法：针对6061铝合金的腐蚀试验方法，有以下几种：
- 盐雾试验：GB/T 2423.1-2008《电工电子产品试验规程.盐雾试验》规定了盐雾试验的方法和试验要求。
通过盐雾试验可以评价6061铝合金在盐雾环境下的耐蚀性。
- 循环腐蚀试验：如大众汽车标准PV1210、通用汽车标准GMW14872等，主要用于评价汽车零部件及材料在循环腐蚀环境下的耐蚀性。
- 电化学腐蚀试验：如GB/T 17897-1999《金属和合金的电化学腐蚀试验》规定了电化学腐蚀试验的方法和试验要求。
- 氧化试验：如GB/T 23606-2009《金属和合金的氧化试验》规定了金属和合金的氧化试验方法和试验要求。
铝和铝合金的大气腐蚀机理
1铝和铝合金的大气腐蚀机理铝和铝合金的表面氧化膜是铝合金具有耐大气腐蚀性的主要原因.铝的氧化膜γ-Al2O3在室温的大气中就可以生成,而且非常迅速和致密,厚度为25~30Å.也就是说,氧化膜在大气环境中具有自修复功能.若有水存在或者暴露在大气中几个月以后,最初形成的γ-Al2O3的外层转变为一薄层γ-AlOOH.然后,在γ-AlOOH上又会覆盖上一层AlOH3也可写成Al2O3·3H2O.从铝-水体系的电位-pH图可知,AlOH3在较大的pH范围内都会保持稳定.AlOH3从pH=4开始溶解;当pH=2.4时,认为AlOH3会完全溶解事实上,即使pH=2.0时,铝表面的腐蚀类型仍然是孔蚀..大部分的降雨、差不多所有的雾、表面蒸发浓缩的液层和铝表面小孔内的电解质都会使铝处于腐蚀状态.环境因素对铝的大气腐蚀的影响和其它金属相似,与环境大气的相对湿度、温度、大气中SO2的浓度、Cl-的含量以及降水的数量、酸度相关性较大,同时也受到O3,NOx及CO2等污染组分的轻微影响.大气污染物通过干湿沉降,使得金属表面存在着和大气中同样丰富的化学组分.暴露在大气中的铝合金表面可分为三层:铝合金及其氧化膜、腐蚀产物层和大气污染物形成的污染层或薄液膜.根据大气化学组分对铝和铝合金化学、电化学反应的不同及形成的腐蚀产物的性质不同,存在着不同的腐蚀机制.１.氯离子的存在是引起铝和铝合金大气腐蚀的重要原因.由于铝的氯化物具有可溶性,在户外暴露的铝表面上并没有大量的氯化物层存在,只有少量的氯离子进入到腐蚀产物层.Cl-通过竟争吸附,逐渐取代AlOH3表面上的OH-生成AlCl3,如方程式1~3所示:AlOH3+Cl-→AlOH2Cl+OH- 1AlOH2Cl+Cl-→AlOHCl2+OH- 2AlOHCl2+Cl-→AlCl3+OH- 3２.空气中的CO2能有效地阻碍NaCl引发的铝的大气腐蚀.铝在不含CO2潮湿空气中的腐蚀速率,和在正常CO2水平的空气中的腐蚀速率相比,约是后者的20倍.有人认为,CO2中和了在铝表面阴极区氧还原产生的氢氧根离子,降低了液层pH值,从而使得铝的溶解速率下降.３.一般认为:O3是潜在的加速剂,通过氧化H2S、SO2和NOx而影响金属的大气腐蚀.O3还能够通过自身的去极化反应,引起铝腐蚀.实验表明,铝暴露在不同大气污染物10ppm的SO2,NOx,O3,取样大气的气体25e和98%相对湿度四个星期以后,O3引起的腐蚀失重最大,其次是SO2,NO2,取样大气,NO.氧化膜的完整性及成分还受到铝合金的化学组分和微观结构的影响.为了提高铝合金的力学性能,往往要加入一些合金元素,并进行一定的热处理固溶、淬火、时效等.一些杂质元素如Fe、Mn、Si也常以FeAl3、AAlMnSi、SiO2等形式出现在铝合金当中.这些合金元素对铝合金微观结构的影响是不同的,要根据它们是存在于固溶体中,还是作为第二相分散在铝基体或者偏聚在晶界上.当合金元素形成的化合物颗粒存在于金属表面时,它们表面的氧化膜往往很薄,甚至不存在.传统的铝和铝合金大气腐蚀试验传统的大气腐蚀一般通过大气暴露实验、室内模拟加速试验进行研究.大气暴露试验能够反应材料在自然环境中的实际腐蚀情况,所得数据直观、可靠,虽然试验周期长、速度慢、费用高,但它是铝和铝合金大气腐蚀研究的重要方法.室内模拟加速试验可以显著减少试验时间,快速地对材料的大气腐蚀行为进行评价和预测,不能完全地取代大气暴露试验.铝合金的腐蚀速率表征既采用普遍使用的年失重量多少,也使用孔蚀坑的深度及数量分布和力学性能抗拉强度、屈服强度损失量.观察腐蚀形貌和分析腐蚀产物时,使用一些物理化学分析手段,如光学微镜、扫描电镜、X射线衍射分析、X射线光电子能谱等.室内模拟加速试验常见的大气腐蚀的室内加速试验有湿热试验、盐雾试验、干湿周浸循环试验以及多因子复合试验,一般认为干湿交替的周浸循环试验比较能够反映大气腐蚀的特点.干湿交替的周浸循环试验的最初提出是为了评价耐候钢的性能,适用于有钝化膜的金属及合金.这种研究方法从电化学的角度来说,也是合理的.对于铝合金,可以采用此方法进行大气腐蚀试验,评价铝合金的耐蚀性.采用pH=3.0的5%NaCl+015%NH42SO4用醋酸调节pH值作加速剂,对LY12和LC4两种高强铝合金进行了间歇盐雾和周期轮浸腐蚀试验,与广州,琼海十年的实地暴露试验结果对比.他认为两种铝合金加速方法之间有类似的腐蚀动力学规律,其中前者相对于大气腐蚀有较好的模拟性和加速性.也有人采用简易方法模拟湿热大气腐蚀试验,在工业纯铝ZL10和ZL109合金表面诱发腐蚀,观察和分析了铸铝合金中第二相和腐蚀产物的微观形貌及化学成分.在吸附了水分和侵蚀性氯离子微观孔隙周围,由第二相粒子和铝基体构成腐蚀微电池发生电化学反应,电位较负的铝首先发生溶解,导致局部点状腐蚀,腐蚀产物主要为铝的不溶性氢氧化物,还含有少量的氧化铝等.用室内加速试验评价结构铝合金的耐大气腐蚀性时,除测量失重和孔蚀深度外,应包括金相分析和力学试验.室内模拟加速试验从单因子控制到多因子控制,从简单的电位测量到交流阻抗技术等多种测量技术的应用,在过去的几十年里得到一定程度的发展.但是在大气腐蚀机理研究和准确地重现大气暴露试验结果方面,仍有较大的差距.室内模拟加速试验的重复性还需要提高.一部分研究者做了室内气体腐蚀试验,通过对一种或几种腐蚀性气体组分浓度、相对湿度、温度及暴露时间条件控制,观察金属的腐蚀并通过多种手段分析腐蚀产物,给出腐蚀过程的动力学规律和腐蚀机理.不过,这些实验仅仅局限于纯铝材料,研究工作处于起步阶段.Oesch用气体试验箱分析了各腐蚀性气体成分对纯铝大气腐蚀的影响.他认为臭氧对铝的大气腐蚀的影响要强于SO2和NO2.Bl cher通过控制空气中CO2的浓度,研究了CO2阻碍NaCl引发铝的大气腐蚀机制.综上所述,传统的大气腐蚀试验得到的数据是一段时间内金属的宏观的、统计的腐蚀行为和规律,对大气腐蚀过程中的关键反应和中间过程缺乏清楚的描述.随着仪器制造技术的进步,人们越来越趋向于对金属的大气腐蚀过程进行连续、原位的研究,从微观上,甚至于原子尺度上认识其腐蚀规律.实验结论1微合金化后的耐腐蚀性与合金中各相的电极电位有很大的关系.若基体相为阴极相,第二相为阳极相,合金一般有较高的耐蚀性;反之,若基体相为阳极相,第二相为阴极相,则第二相数量越多,电位越高,合金腐蚀越严重.2 Al-7%Si合金的腐蚀从硅相及晶间处优先开始,以点蚀为主.加入Cu元素,实验合金有明显的晶间腐蚀倾向.其它元素影响相对较小.3电化学实验结果表明,所有实验合金均较快进入钝态,随着各合金元素的加入,实验合金的自腐蚀电位向负向移动,腐蚀电流密度增加.合金元素和杂质元素的影响合金元素对铝和铝合金耐蚀性的影响是一个复杂的问题;因为这不仅与合金元素的电极电位电化学序有关,还与合金元素的存在形式固溶体还是析出的金属间化合物相、合金元素的加入量等诸多因素有关;锰锰在铝合金中主要以MnAl6相存在而MnAl6相和铝有着相同的自然电极电位,几乎没有电位差,少量的锰往往还会提高合金的耐蚀性;因为能生成MnFeAl6,从而部分消除含铁的强阴极性相如AlSi2Fe等,从而增强了耐蚀性;所以Al-Mn合金是重要的防锈铝合金之一;锌锌在 0.2％以下时,对铝合金耐蚀性的影响不大;当锌作为某些高强铝合金的添加元素时,其析出的金属间化合物仍然可能成为铝的阴极,但其对耐蚀性的影响小于铜、铁、镍等阴极性元素;铜铜以各种不同的含量存在于许多高强铝合金中,它还可能在工业铝及其合金中以杂质出现;铜对铝来说是强阴极性元素电极电位正得多,所以,即使铜的含量不多,也可对铝及其合金的耐蚀性产生严重的影响;如当含有0.1％铜时,高纯铝的腐蚀速度提高了1600倍,要提高耐蚀性,铜的含量必须严格控制;铁铁是铝合金中常有的杂质,并对合金的耐蚀性有相当大的影响,其作用仅次于铜;铁对铝来说,也是强阴极性元素;铁在铝中的溶解度十分小,在温度500℃时也仅为0.005％,过剩的铁往往生成阴极性相FeAl3,对铝形成微电偶腐蚀;硅硅对铝耐蚀性的影响在不同铝合金中是不同的;在Al-Si铸造铝合金中,过量的硅以片状存在于合金中,它对铝起阴极性相的作用,对耐蚀是有害的;在合金含有铁时,硅可能会进入FeAl3金属间化合物,起强阴极性相作用,对耐蚀性影响很大;而对于可热处理的Al-Mg-Si合金,时效后生成Mg2Si相,这种化合物的出现对合金耐蚀性影响不大;所以,对于铝和铝合金,单独的硅不如硅和铁同时存在时的有害作用大;镍镍广泛用于可热处理强化铝合金的合金元素,它对铝合金耐蚀性的有害影响小于铜和铁;钛钛在铝合金中的含量很小,它对耐蚀性的影响也不大;有报导,含钛0.007％~0.008％时会对超纯铝在碱中的耐蚀性不利;而在某些酸中,0.16％~0.37％钛的加入对工业纯铝耐蚀性会产生有利影响,而钛对铝在氯化钠溶液中耐蚀性的影响却很小;。
铝和铝合金的特点及铝合金的强化
铸造－ － 铸造铝合金。 在变形铝合金中， 成分小于 Ｆ 点的不能热处
理强化－ － 称为不能热处理强化的铝合金， 而成分 位于 Ｆ 与 Ｄ 之间的合金， 其固溶体成分随温度而 变化， 可进行固溶强化＋时效处理强化－ － 称为能热 处理强化的铝合金。提高铝与铝合金强度的主要 途径是冷变形（ 加工硬化） 、变质处理（ 细化晶粒强
以得到有效的解决最优化问题的算法。该算法的 流程如下：
２．１ 初始化运行参数， 运行代数 ｔ←０_ ２．２ 初始化种群 Ｐ（ｔ）＝‘Ｘ１，Ｘ２，…Ｘｍa_ ２．３ 计算种群的适应度
Ａｎｎｅａｌｉｎｇ Ａｌｇｒｉｔｈｍ． ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ ｐｏｗｅｒ ｓｙｓｔｅｍ． ２００６，１（２１）：６８－ ７１． ［４］Ｇｕｎｅｒ Ａｌｐａｙｄｕｎ， Ｇｕｎｈａｎ Ｄｕｎｄａｒ ａｎｄ Ｓｉｎａ Ｂａｌｋｕｒ． Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ－ Ｂａｓｅｄ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｎｅｕｒａｌ Ｆｕｚｚｙ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ Ｕｓｉｎｇ Ｓｅｌｆ－ Ａｄａｐｔｉｎｇ Ｇｅｎｅｔｉｃ Ｐａｒａｍｅ－
关键词： 铝； 铝合金； 特点； 强化
铝及铝合金具有密度小、耐蚀性 和 成 型 性 于凝固时发生共晶反应， 熔点低、流动性好， 适于
显然合金能发生时效强化的必要条件是： 高
好等一系列优点， 在航天、航空、船舶、核工业及 兵器工业等有着广泛的应用前景及不可替代的 地位， 因而铝和铝合金的研制技术被列为国防 科技关键技术及重点发展的基础技术［１， ２］。
２．５ 对种群叉运算 Ｐ＇（ｔ）＝Ｃｒｏｓｓｏｖｅｒ［Ｐ（ｔ）］_ ２．６ 对种群进行变异操作 Ｐ″（ｔ）＝Ｍｕｔａｔｉｏｎ［Ｐ（ｔ）］_ ２．７ 用种群进行模拟退火运算： α＝Ｓｉｍｕｌａｔｅｄ
铝及铝合金的材料及焊接性
铝及铝合金的材料及焊接性一、铝及铝合金的分类、成分和性能（1）铝及铝合金的分类。
铝是银白色的轻金属，纯铝的熔点660℃,密度2.7g∕Cm3。
工业用铝合金的熔点约566℃。
铝具有热容量和熔化潜热高、耐腐蚀性好，以及在低温下保持良好的力学性能等特点。
铝及铝合金可分为工业纯铝、变形铝合金（分非热处理强化铝合金、热处理强化铝合金两类）和铸造铝合金。
变形铝合金是指经不同的压力加工方法（经过轧制、挤压等工序）制成的板、带、棒、管、型、条等半成品材料，铸造铝合金以合金铸锭供应。
铝合金分类及性能特点见表1-1。
按GB/T3190—1996和GB/T1674—1996的规定，纯铝和铝合金牌号命名的基本原则是：直接采用国际四位数字体系牌号;未命名为国际四位数字体系牌号的纯铝及其合金采用四位字符牌号。
四位字符牌号的第一位、第三位、第四位为阿拉伯数字，第二位为英文大写字母（如“A”）。
纯铝编号系统的第一位为力”，如IXXX或IAxx,最后两位数字表示铝的纯度。
2xxx为AI-CU系；3xxx为Al-Mn系；4xxx为Al-Si系；5xxx为Al-Mg系；6xxx为AI-Mg-Si系；7xxx为Al・Zn系；8xxx为AI-其他元素系；9xxx为AI.备用系。
我国变形铝合金的牌号表示法与国际上的通用方法基本一致。
①工业纯铝。
工业纯铝含铝99%以上，熔点660℃,熔化时没有任何颜色变化。
表面易形成致密的氧化膜，具有良好的耐蚀性。
纯铝的导热性约为低碳钢的5倍，线胀系数约为低碳钢的2倍。
纯铝强度很低，不适合做结构材料。
退火的铝板抗拉强度为60~100MPa,伸长率为35%~40%°②非热处理强化铝合金。
非热处理强化铝合金通过加工硬化、固溶强化提高力学性能，特点是强度中等、塑性及耐蚀性好，又称防锈铝，原代号LFXXoALMn合金和AI-Mg合金属于防锈铝合金，不能热处理强化，但强度比纯铝高，并具有优异的抗腐蚀性和良好的焊接性，是目前焊接结构中应用广泛的铝合金。
铝合金基础知识
工业生产用量仅次于钢铁，居有色金属首位。
特点：质轻，比强度和比刚度高，导电导热性好，耐腐蚀。
应用：宇航、航空等工业的主要原材料，建筑、运输、电力等各个领域。
1.纯铝纯铝的特性:纯铝呈银白色，密度2.7g·cm-3，熔点660℃，面心立方，无同素异构转变；●导电、导热性能好；●化学性质活泼，大气中生成致密氧化膜，防止继续氧化，大气中耐蚀性好；●碱、盐和大多数酸性溶液(如硫酸、盐酸等)中，易被腐蚀。
●易于加工制成各种制品。
●铝中常含许多杂质（主要是铁、硅，还有铜、锌、镁、锰、镍和钛等），随杂质含量↑，纯铝强度↑，导电性、耐蚀性和塑性↓纯铝的牌号及用途:牌号: “铝” 拼音第1字母“L”加一顺序号高纯Al：LG5－1，LG5纯度最高工业纯Al：L1－6， L6纯度最低纯铝不能热处理强化，唯一手段是冷加工硬化，强度低。
用途: 主要用作导电、导热材料，制备铝合金和用于化学工业。
2. 铝的合金化纯铝强度、硬度都很低，难以用作工程结构材料。
铝中适量加入某些合金元素，再经冷变形或热处理，可大幅度↑其力学性能（主要是强度、硬度）。
固态铝无同素异构转变，不能像钢一样借助于热处理相变强化。
合金元素的强化作用主要为固溶强化、沉淀强化、过剩相强化和细化组织强化。
固溶强化：合金元素加入纯Al中，形成铝基固溶体，使晶格发生畸变，↑位错运动阻力，↑强度。
合金元素的固溶强化能力与其本身性质及固溶度有关，总体讲固溶强化效果不高，因此铝的强化不能只依靠固溶强化。
用途: 主要用作导电、导热材料，制备铝合金和用于化学工业。
沉淀强化 : 主要强化手段，基体中造成较强烈应变场，↑位错运动阻力。
通过热处理（固溶时效）析出沉淀相实现强化，也称时效强化。
条件：①合金元素在铝中有较高的极限溶解度和明显的温度关系；②沉淀过程中形成性能好、均匀、弥散的共格或半共格过渡强化相。
Cu、Mg、Zn、Si、Li等主加元素在铝中均有较高溶解度，并随温度↓而急剧↓，但除铜外，与铝形成的沉淀相或因共格界面错配度低使应变场较弱，或因预沉淀阶段短，很快与基体丧失共格关系而形成非共格平衡相，难以充分满足上述沉淀强化条件。