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嘉峪檢測網 2020-05-26 17:47
海洋大氣環境暴露試驗
關鍵詞：鋁合金、表面形貌、電化學阻抗
編者說：
應用于飛機典型結構部位的2A97鋁合金具有比強度高、剛度高、韌性好等特點，但由于飛機在熱帶海洋大氣環境條件中長期服役，鋁合金結構及表面防護體系的腐蝕失效問題受到廣泛關注。
以硫酸陽極化2A97鋁合金攪拌摩擦焊對接結構試樣件為研究對象，在某熱帶島礁開展戶外暴露試驗，通過宏觀形貌、微觀形貌、成分分析、電化學阻抗分析等方法，初期的變化規律與腐蝕失效行為是怎樣的？
硫酸陽極氧化是一種目前普遍采用的鋁合金表面處理方法，可使鋁合金在酸性條件下形成一層致密的氧化膜層，從而起到阻擋外界腐蝕介質接觸鋁合金基材的作用。國內外一些相關研究表明鋁合金陽極氧化膜的性質在很大程度上受合金顯微組織的影響。鋁合金硫酸陽極氧化膜在形成的同時又不斷溶解，在膜層中造成了一定的孔隙，成為外界腐蝕介質進入膜層內部的微小通道。現有研究報道主要是關注陽極氧化工藝參數的篩選，以及陽極氧化膜孔形貌特征變化分析等方面。而本文主要研究其在某島礁海洋大氣環境自然暴露初期的變化規律與腐蝕失效行為。
一、材料和測試儀器
材料和試樣形式
試樣基體材料為2A97鋁合金，其化學成分（質量分數/%）如下：Li 0.9~2.5，Fe 0.15~0.2，Si 0.15~0.2，Cu 2.0~3.2，其他≤0.05，Al余量。采用攪拌摩擦焊制備成對接試樣，主軸轉速為約600r/min，主軸旋轉方向為逆時針，焊接速度約為160mm/min。隨后以硫酸陽極化作為表面處理方式，制備成規格為50×110×1.2mm的試樣，試樣尺寸及結構形式如下圖所示。
焊接后樣品的宏觀照片如下圖所示。
試驗研究過程使用的主要儀器和設備情況如下表所示。
| 儀器名稱 | 型號 | 廠家 |
| 數碼相機 | Nikon D50 | Nikon |
| 視頻顯微鏡 | VHX 100 | Keyence |
| 三角度光澤儀 | micro-TRI-gloss | BYK-Gardner |
| 色差儀 | Spectro-guide 45°/0° | BYK-Gardner |
| 恒電位儀 | M273A | Ametec |
| 環境掃描電鏡 | QUANTA 600 | FEI |
| 能譜儀 | X-max | Oxford |
二、試驗過程
自然暴露試驗
| Average annual | Average annual | Average annua能譜儀 | Average annual |
|
temperature （°C） |
relative-humidit y（%） |
l radiation intensity （W/m2） |
wind speed （m/s） |
| 27.7 | 80.1 | 54.4 | 6.7 |
外觀記錄
微觀形貌分析
SEM和EDS
電化學阻抗（EIS）測試
三、結果與討論
外觀變化分析
表面形貌及成分變化分析
上圖為2A97鋁合金攪拌摩擦焊對接件硫酸陽極化戶外暴露試樣的光學微觀照片（放大500倍）。
電化學行為分析
四、結論
1）2A97鋁合金硫酸陽極化攪拌摩擦焊對接試樣在熱帶島礁大氣環境暴露初期熱影響區局部區域孔隙和缺陷增加，成為雜質元素的聚集區。
3）2A97鋁合金硫酸陽極化攪拌摩擦焊對接試樣在熱帶島礁大氣環境中可能存在的腐蝕失效模式主要為母材區的點蝕、熱影響區的剝蝕以及焊核縫隙區的縫隙腐蝕。
作者簡介：潘嶠（1988—），男，湖北人，碩士，工程師，主要研究方向為腐蝕與防護，材料學。
來源：環境技術
