2025-02-17
铝镁合金暴露在海洋环境时，晶界处会析出阳极Al3Mg2相（即敏化现象），导致合金的应力腐蚀开裂（SCC）敏感性增加。在不同的海洋环境中，合金的SCC敏感性不同，在水位波动区的SCC敏感性受“浸入–露出”交替时间的影响较大。然而，目前针对水位波动区铝合金SCC行为的研究尚属空白。基于此，课题组硕士生刘喆设计搭建了SCC模拟装置，用来探究水位波动区不同“浸入–露出”交替时间的应力腐蚀行为。同时，联合法国巴黎第六大学知名电化学专家Bernard Tribollet教授对合金的SCC机理进行了深入研究。成果以“A mechanistic study on stress corrosion cracking of sensitized AA5083 in a simulated water level fluctuation zone: Combined impedance analysis and tensile tests”为题发表在Corrosion Science上，指导教师为夏大海、秦真波。
采用慢应变速率拉伸（SSRT）试验、恒载下的电化学阻抗谱（EIS）分析研究了敏化5083铝合金的应力腐蚀机理。随着“浸入–露出”交替时间从1min–1min延长至120min–120 min，腐蚀速率逐渐增大并趋于稳定，这是因为合金露出过程中表面薄电解质层的水分蒸发、盐分浓缩和充足的氧气供应，促进了晶界处富镁相的阳极溶解。因此，应力作用下沿晶断裂倾向增加，应力腐蚀敏感性高。在腐蚀和应力的共同作用下，相比于全浸环境，水位波动区的合金表面的双层氧化膜的保护性更差。此次研究结果加深了对水位波动区铝镁合金SCC机理的理解，并为水位波动区金属SCC提供了一种可靠的测试方法。
研究成果简介：
图1. 浸入–露出循环下的SCC模拟装置示意图：（a）电化学测试系统，（b）连通器，（c）电动推杆，（d）时间控制系统。
图2. （a）敏化AA5083的HAADF-STEM图；（b）（a）中黄色虚线区域的EDS面扫描图；（c）（a）中红色箭头处的EDS线扫描分析。
图3. 不同浸入–露出交替时间下敏化AA5083的SSRT试验结果：（a）工程应力-应变曲线，（b）抗拉强度和延伸率，（c）应力腐蚀敏感因子。
图4. 不同条件下敏化AA5083样品的EIS图：（a）Nyquist图，（b）Bode图。
图5. 浸入-露出交替环境中敏化AA5083的SCC机理图：（a）浸入过程，（b）露出过程，（c）薄电解质层放大图，（d）裂纹尖端放大图。
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