安徽6000系合金的晶間腐蝕試驗 金相檢驗

時間：2024-05-20作者：廣分檢測技術(shù)（蘇州）有限公司瀏覽：10

鋁及鋁合金的腐蝕主要有點蝕、晶間腐蝕、應(yīng)力腐蝕開裂、層狀腐蝕等。6000系合金在變形鋁合金中是產(chǎn)量較大的，它的抗腐蝕性能雖不如1000系、3000系、5000系鋁合金，但卻比2000系及7000系鋁合金要高得多。6000系合金的晶間傾向也比較大，對重要結(jié)構(gòu)用的6000系鋁合金材料應(yīng)進行晶間腐蝕敏感性評估。

晶間腐蝕

晶間腐蝕腐蝕是在晶?；蚓w本身未受到明顯侵蝕情況下，發(fā)生在金屬或合金晶界處的一種選擇性腐蝕，會使材料力學(xué)性能劇降，以致造成結(jié)構(gòu)損壞或事故。

6000系合金的晶間腐蝕

在當今應(yīng)用的變形鋁合金中，應(yīng)用較廣的是熱處理可強化的6000系合金，它們是一類Al-Mg-Si系與Al-Mg-Si-Cu系合金。2018年在美國鋁業(yè)協(xié)會（The Aluminum Association，Inc.）公司注冊的常用及非常用合金共706個，其中6000系合金較多，有126個，占18%，在建筑工業(yè)、結(jié)構(gòu)領(lǐng)域與交通運輸裝備方面獲得了廣泛的應(yīng)用，因為它們具有良好的加工成形性能、適中的強度與優(yōu)秀的抗腐蝕性能。但如果合金成分配比不恰當，或熱處理參數(shù)選擇不合適，或加工成形欠妥，那么在含氯的環(huán)境中就會出現(xiàn)晶間腐蝕。

在多數(shù)情況下，晶間腐蝕出現(xiàn)于含少量銅和Si/Mg高的合金中，通常大多數(shù)含銅合金的銅含量都不大于0.4%，只有6013、6113、6056、6156等4個合金的銅含量高達1.1%，向Al-Mg-Si合金加銅是為提高合金的力學(xué)性能。研究發(fā)現(xiàn)，凡是有晶間腐蝕敏感性的合金，用高分辨率掃描透射電鏡觀察時，往往發(fā)現(xiàn)有富銅的偏析層和陰極性Q相沉淀物。Q相是一種四元金屬間相，分子式為Cu2Mg8Si5Al4，沿著晶界析出，使鄰近的固溶體發(fā)生陽極溶解，形成無析出物帶（spancipitate free zone）。

晶間腐蝕敏感性檢驗

確定鋁合金的晶間腐蝕敏感性常用的檢驗方法有兩種：現(xiàn)場（野外）試驗（fieldtest）與加速沉浸試驗。在加速試驗時，為了加快腐蝕進行，往往采用含有鹽酸的氯化鉀溶液（ISO 11846 Method B）或加有過氧化氫的氯化鉀溶液（ASTM G110）。試驗后對試樣橫截面進行金相觀察或測定其力學(xué)性能損失。

ISO 11846加速試驗結(jié)果與海洋氣氛現(xiàn)場試驗結(jié)果有著高度的一致性，但晶間腐蝕敏感性鋁材在加速試驗時，在靠近試樣表面的幾乎所有晶界都發(fā)生嚴重的腐蝕（均勻晶間腐蝕），而現(xiàn)場試驗試樣表面僅在有限的地區(qū)發(fā)生腐蝕（局部腐蝕）。盡管如此，加速試驗仍是能準確地判斷材料是否有晶界腐蝕的標準方法。

汽車工業(yè)常按ISO 11846 Method B標準判斷6000系鋁合金是否有晶間腐蝕。按此標準試驗時，首先將小試樣（表面積＜20cm2）全浸于室溫酸性氯化鈉溶液（pH＝1）中24小時，然后進行金相檢驗，以確定腐蝕類型（點蝕還是晶間腐蝕），另外還需確定腐蝕破壞表面百分數(shù)和較大腐蝕深度。

較近的研究顯示，允許對試驗條件做一些較大的變動，不會對試驗結(jié)果再現(xiàn)性有大的影響。特別是標準規(guī)定電解質(zhì)體積對試樣表面積之比不得小于5mL/cm 2，否則對晶間腐蝕速度的影響很大。

試樣表面發(fā)生腐蝕的條件是必須存在陰極反應(yīng)（析出氫，氧減少），試驗溶液的pH值隨著時間延長而上升，使電解質(zhì)腐蝕下降。

在8系列變形鋁合金中，6000系合金是一類Al-Mg-Si（Cu，Zn）系合金，是較易發(fā)生晶間腐蝕的合金之一，也就是說該系合金有相當強的晶間腐蝕敏感性。

為了檢驗6000系合金晶間腐蝕傾向，一個較有效的方法是在ISO 11846標準試驗后進行堿液浸蝕再進行除污處理，除污處理用濃硝酸液。不過在溫度50~60℃、質(zhì)量分數(shù)5%~10%的NaOH溶液中浸蝕2~5min，對試驗結(jié)果會有所影響。

一種有效的替代堿浸蝕的工藝是用硝酸/氫氟酸溶液，能有效地清除表面上富鐵原生質(zhì)點上的鋁。大家知道，鋁質(zhì)點能加速鋁合金在氯化物溶液的腐蝕，因為它們是局部的顯微陰極，同時這些質(zhì)點還是晶間腐蝕的發(fā)源地。與在堿液中的腐蝕相比，合金在硝酸/氟化物液中的腐蝕要緩慢一些。

在當今應(yīng)用的變形鋁合金中，應(yīng)用較廣的是熱處理可強化的6000系合金，它們是一類Al-Mg-Si系與Al-Mg-Si-Cu系合金。2018年在美國鋁業(yè)協(xié)會（The Aluminum Association，Inc.）公司注冊的常用及非常用合金共706個，其中6000系合金較多，有126個，占18%，在建筑工業(yè)、結(jié)構(gòu)領(lǐng)域與交通運輸裝備方面獲得了廣泛的應(yīng)用，因為它們具有良好的加工成形性能、適中的強度與優(yōu)秀的抗腐蝕性能。但如果合金成分配比不恰當，或熱處理參數(shù)選擇不合適，或加工成形欠妥，那么在含氯的環(huán)境中就會出現(xiàn)晶間腐蝕。

在多數(shù)情況下，晶間腐蝕出現(xiàn)于含少量銅和Si/Mg高的合金中，通常大多數(shù)含銅合金的銅含量都不大于0.4%，只有6013、6113、6056、6156等4個合金的銅含量高達1.1%，向Al-Mg-Si合金加銅是為提高合金的力學(xué)性能。研究發(fā)現(xiàn)，凡是有晶間腐蝕敏感性的合金，用高分辨率掃描透射電鏡觀察時，往往發(fā)現(xiàn)有富銅的偏析層和陰極性Q相沉淀物。Q相是一種四元金屬間相，分子式為Cu2Mg8Si5Al4，沿著晶界析出，使鄰近的固溶體發(fā)生陽極溶解，形成無析出物帶（spancipitate free zone）。

6000系合金既是一類應(yīng)用廣、產(chǎn)量大、品種（牌號）多的變形鋁合金，也是晶間腐蝕敏感性大的變形合金之一，但是只要生產(chǎn)中嚴格遵守工藝規(guī)范，特別是熱處理工藝，結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，制造精良，這種腐蝕完全可以避免。6000系鋁合金結(jié)構(gòu)、零部件的晶間腐蝕敏感性還與其工作環(huán)境密切相關(guān)，在設(shè)計結(jié)構(gòu)時，宜給予充分注意。

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