铝合金应力腐蚀试验

  铝合金抗应力腐蚀能力

  铝合金板、管、棒、型、锻件等加工产品

  铝合金应力腐蚀：应力腐蚀开裂作为一种局部腐蚀形式,是指金属材料在拉应力和特定介质的共同作用下所引起的破坏。

  铝合金应力腐蚀机理：

  1、阳极溶解机理：

  阳极溶解理论的基本观点是,应力腐蚀开裂是由于裂纹尖端阳极快速连续溶解的结果,应力的存在加速了阳极溶解的速率并且促进金属的分离。

  2、氢脆机理

  氢脆机理认为,金属在腐蚀介质中由于阴极作用产生氢气,一部分氢气扩散到金属内部,使金属的强度和韧性降低。

  金属材料产生SCC需具备三个条件:(1)材料对SCC敏感；(2)在特定的腐蚀环境中服役(对铝合金而言,在盐水介质或腐蚀气氛中)；(3)受到拉应力.影响铝合金应力腐蚀的因素主要有环境因素、冶金因素和应力因素，三者之间相互联系和相互影响。

  1、冶金因素

  合金的成分和结构与表面膜的状况有紧密关系，结构又受到热处理的影响，这些因素有时表现出一致的效应，有时则表现复杂的关系。一般来说,成分和结构的改变，可使合金的性能改变，因此对应力腐蚀的力学效应有影响。

  合金的结构决定了其性质,热处理可直接影响合金的结构。

  金属的冶金结构直接影响到材料的性能。一种合金具有很好的抗应力腐蚀开裂性,其原因跟它的微结构有关,合理的合金的微结构可以阻止析氢,抑制氢进入基体及其在内部传输。

  2、外界环境的影响

  影响铝合金应力腐蚀的环境因素主要有:离子种类、离子浓度、溶液pH值、氧气及其它气体、缓蚀剂、环境温度、环境压力等。

  3、应力因素影响

  应力因素主要包括载荷类型、载荷大小、加载方向、加载速度等.就SCC而言,应力方向必须与晶界相垂直,以便能够使其分离.产生应力腐蚀的关键因素之一就是要有应力作用。而不同的应力作用会产生不同的效果,交变应力和环境共同作用产生腐蚀疲劳,它和固定应力产生的应力腐蚀破裂通常有明显区别.通常腐蚀疲劳比应力腐蚀产生的后果更严重.此外,加载速度的不同也会影响铝合金应力腐蚀的敏感性。

  一、恒应变法

  恒应变法是通过直接拉伸或弯曲使试样变形而产生拉应力，利用具有足够刚性的框架维持变形，以保证试样应变恒定。测试样形状有多种,如U形、C环、弯梁、叉形等，每种试样都适用于各自特定目的,其加载应力、腐蚀暴露、计算应力和评定结果的方式也各不相同。

  恒应变法的优点为：

  (1)可用螺钉自行加载而无需贵重设备；

  (2)采用实际的腐蚀介质可获得实际使用条件下的SCC数据；

  (3)采用一个试样即可获得应力腐蚀临界应力强度因子KISCC和应力腐蚀裂纹扩展速率da/dt的数据；

  (4)该方法主要用于观察裂纹扩展和止裂,故对预制裂纹的要求可放宽,采用线切割试样即可。

  恒应变法的缺点为：

  (1)裂纹易分叉；

  (2)因蠕变而使裂纹尖端的应力场强度下降,所测临界应力场强度因子KISCC明显偏高。

  二、恒载荷法

  恒载荷法是利用砝码、杠杆或弹簧等对试样施加恒定载荷，以测试试样的SCC敏感性。最简单的方法是在试样下端悬挂砝码，此法适合于截面积较小的试样(如金属丝).对于截面较大的高强度材料，一般采用杠杆系统加载，也可用简单的弹簧装置或拉伸环加载。此外，三点弯曲和悬臂梁弯曲等试样在特定环境中和恒定载荷下的裂纹扩展也属于恒载荷法。SCC评定指标为SCC断裂寿命，还可求出初始应力对SCC的影响，或将SCC断裂前某一时刻试样的强度和延伸率损失作为SCC评定指标。

  三、慢应变拉伸速率法

  慢应变拉伸速率(SSRT)实验方法是以一个稳定且相当缓慢的应变速率对置于腐蚀介质中的试样施加应力，通过人为控制应变状态来加速应力腐蚀断裂的过程。SSRT方法是一种快速的实验方法，传统的应力腐蚀实验在SCC的环境里不能迅速确定材料是否具有SCC敏感性，SSRT能使试样在很短的时间内发生断裂,是宏观应力腐蚀开裂敏感性筛选实验。