2023-04-03
水上飞机、舰船等主要采用耐蚀性较好的5xxx系铝合金作为结构材料。当铝合金处于海洋环境中时，由于第二相和铝基体之间存在电位差，第二相经常作为局部腐蚀的萌生位点。Mg是5xxx系铝合金主要的合金化元素，当Mg含量大于3.5 wt %时，Al3Mg2相会在结构件长时间服役后在晶界析出，引起铝合金晶间腐蚀。此外，Al6(Fe, Mn)相和Mg2Si相也会引起铝合金点蚀。
铝合金结构件的服役环境除了海水和海洋大气外，还涉及海水/海洋大气的交界区域，即海水/大气界面区。海水/大气界面区处于干湿交替、供氧充足、盐分浓缩的环境中，腐蚀环境涉及大气、海水、海盐等多相耦合作用。由于供氧差异等因素导致水气界面区的腐蚀电位与海水中的不同，形成宏观腐蚀电池，导致材料表面局部阳极区域腐蚀加速。静态条件下的海水/大气界面的腐蚀机理与不同区域的氧浓度和氯离子浓度差异有关。然而，在实际工况中，海水/大气界面往往是动态的。对于波动的水位，其腐蚀机理尚不清楚。
课题组成员计元元等人利用课题组自行搭建的动态海水/大气界面模拟测试装置，研究了AA5083-H111铝合金在模拟动态海水/大气界面区和全浸区的局部腐蚀行为，阐明了动态条件下海水/大气界面的局部腐蚀萌生机理。
图 1. 动态海水/大气界面区局部腐蚀萌生位点夹杂物表征
主要结论如下：
1. 水气界面区随着铝合金浸入和移出水面，腐蚀电位呈现“下降-上升”的周期性波动，波动幅值10~20mV。
2. 水气界面区较全浸区来说，由于氧含量丰富，局部腐蚀萌生后易于再钝化，局部腐蚀情况较全浸区更轻。
3. 水气界面区和全浸区的局部腐蚀萌生位点主要与合金中的含Fe夹杂和含Ti夹杂有关，两区域的夹杂物均作为阴极相与合金形成微电偶对，导致周围合金溶解，出现腐蚀沟槽。
4. 在全浸区点蚀坑周围观察到腐蚀产物堆积形成的圆环，主要是因为全浸区的阳极反应动力学更高。
