2024-10-18
近年来的温室效应和能源枯竭问题严重，伴随着新能源汽车革命性发展以及对设备耐久性和经济性的需求，进一步开发轻质高强材料仍然是热点问题。Al及其合金因其低成本，以及在成型性，强度，耐蚀性和导热性等的综合性能，因此被广泛用于汽车冷板，包装和航空航天等领域。通过适当的选择合金种类获得的满足实际需求的复合板材，可以综合组分合金的优点并满足不同工况下的要求，被认为是具有巨大应用前景的理想材料。
课题组学生夏岩明制备了一种能用于汽车水冷器的新型多层铝合金复合板，通过将AA6A02加入到传统的AA4XXX/AA3XXX/AA4XXX复合板中，并通过钎焊和焊后热处理，形成了一种兼具强度和耐蚀性的复合板。探讨了钎焊和焊后热处理过程中层间界面微观结构转变和元素扩散行为，以及其与耐蚀性和强度之间的关联。结果表明，钎焊造成耐蚀性下降是由于包层表面金属间夹杂相，Al-Si共晶区和基体之间大量的微电偶。钎焊过程中Si的向内扩散，Cu的向外扩散以及元素固溶造成包层电位正移，这对于保护芯材是不利的。由于可热处理强化的芯材中各种强化相的沉淀强化作用，焊后人工时效可以显著提高新型板材的强度。焊后峰值时效处理的板材的屈服强度最高，达到220 MPa，这归因于高数量密度的最有效的强化相β′′的形成。时效过程中芯材中沉淀物的充分析出造成的芯材和包层之间减小的电位差以及芯材中严重的晶间腐蚀是峰值时效和过时效处理的板材长期耐蚀性下降的主要原因。钎焊板材的应力腐蚀敏感性随着时效时间的延长而增加。本项成果有利于推动新型新能源汽车冷却板材的设计和发展。
研究成果以“Study on the structural transformation of 6xxx composite four-layer aluminum alloy sheet during brazing and artificial aging and its influence on strengthening and corrosion behavior”为题发表在Corrosion Science上。
研究成果简介：
1.板材在钎焊过程中的界面转变和元素扩散行为
图1. 钎焊前后板材的EPMA结果：（a）、（b）和（c）非钎焊样品，（d）、（e）和（f）钎焊样品。
2. 焊后人工时效处理对板材力学性能和电化学性能的影响
图2. 不同温度下时效处理后板材的工程应力-应变曲线：（a）180 ℃，（c）200 ℃和（e）220 ℃；（b）、（d）和（f）分别是对应于（a）、（c）和（e）中不同时效材的机械性能
图3. 不同时效处理的板材的电化学测试结果：（a）OCP的变化和（b）动电位极化曲线.
3. 焊后时效处理板材的SWAAT腐蚀失效行为
图4. 不同时效时间的板材在SWAAT期间横截面形态随实验天数的变化：（a）、（e）、（i）和（m）钎焊态样品；（b）、（f）、（j）和（n）钎焊后欠时效处理的样品；（c）、（g）、（k）和（o）钎焊后峰时效处理的样品；（d）、（h）、（l）和（p）钎焊后过时效处理的样品.
4. 新型板材的应力腐蚀开裂行为
图5. 不同焊后时效处理的样品的SSRT曲线：（a）欠时效样品，（b）峰时效样品和（c）过时效样品
图6. 在SWAAT溶液中断裂的时效处理的样品的表面形态：（a）和（d）欠时效样品，（b）和（e）峰时效样品，（c）和（f）过时效样品.
文章链接：https://doi.org/10.1016/j.corsci.2024.111886
