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二氧化硫复合盐雾环境下2024-T351铝合金应力腐蚀开裂

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通过SO2复合盐雾试验模拟工业污染海洋大气环境,结合有限元模拟分析、扫描电镜/能谱仪、光电子能谱分析等技术研究2024-T351铝合金在弹性应力区间的应力腐蚀开裂行为.结果表明:应力腐蚀开裂行为优先发生在2024-T351铝合金C型环的顶部应力集中区域;疏松的腐蚀产物层的形貌经历了由细棒状、团絮状到板块状的变化;试验6 h就可以监测到裂纹,进行到480 h的时候有贯穿裂纹形成,720 h的时候试样完全断裂;裂纹为穿晶和沿晶混合机制,主裂纹以穿晶机制沿C型环法线扩展,二次裂纹沿晶界扩展.
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工程科学学报,第39卷,第4期:542549,2017年4月 Chinese Journal of Engineering,Vol.39,No.4:542-549,April 2017 DOI:10.13374/j.issn2095-9389.2017.04.009:http://journals.ustb.edu.cn 二氧化硫复合盐雾环境下2024-T351铝合金应力腐蚀 开裂 满成,张欢,董超芳四,余强,肖葵,李晓刚 北京科技大学腐蚀与防护中心,北京100083 区通信作者,E-mail:efdong(@usth.cu.cm 摘要通过S0,复合盐雾试验模拟工业污染海洋大气环境,结合有限元模拟分析、扫描电镜/能谱仪,光电子能谱分析等技 术研究2024-T351铝合金在弹性应力区间的应力腐蚀开裂行为.结果表明:应力腐蚀开裂行为优先发生在2024-T351铝合 金C型环的顶部应力集中区域:疏松的腐蚀产物层的形貌经历了由细棒状、团絮状到板块状的变化:试验6就可以监测到裂 纹,进行到480h的时候有贯穿裂纹形成,720h的时候试样完全断裂:裂纹为穿晶和沿晶混合机制,主裂纹以穿晶机制沿C型 环法线扩展,二次裂纹沿晶界扩展. 关键词铝合金:大气腐蚀:二氧化硫:应力腐蚀开裂 分类号TG172.3 Stress corrosion cracking of 2024-T351 aluminum alloy in SO,mixed salt spray environment MAN Cheng,ZHANG Huan,DONG Chao-fang,YU Qiang,XIAO Kui,LI Xiao-gang Corrosion and Protection Center,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China Corresponding author,E-mail:cfdong@ustb.edu.cn ABSTRACT The stress corrosion cracking of 2024-T351 aluminum alloy was investigated by finite element simulation analysis, scanning electron microscopy/energy dispersive spectrometry,and X-ray photoelectron spectroscopy through SO mixed salt spray test. Results indicate that stress corrosion cracking initiates preferentially at the region of stress concentration of the C-ring top for 2024- T351 aluminum alloy.The morphologies of loose corrosion products change from fine rod-like and flocculent to plate-like.Secondary cracks form in the internal corrosion crack after 6h,when the corrosion time increases to 480 h,and the fractures and cracks in the surface of the C-ring side penetrate the whole sample.The C-ring sample completely breaks after 720h.The opening crack propagation is a mixed mode of transgranular and intergranular,while the main cracks extend along the normal of the C-ring and the secondary cracks extend mainly along the grain boundaries. KEY WORDS aluminum alloy:atmospheric corrosion;sulfur dioxide:stress corrosion cracking 作为结构材料2xx系列铝合金凭借其较高的力表现出良好的耐蚀性.但是在外力和环境中侵蚀性介 学性能以及较低密度在运输、建筑、电力和航空航天领质(C1ˉ和S0,)共同作用时,铝合金的耐蚀性将会大大 域拥有广泛的应用空间-四.A1对0有很好的亲和 降低,发生严重的应力腐蚀开裂(stress corrosion crack- 力,在大气环境中很容易被氧化并且在表面形成一层 ing,SCC).特别是对于存在应力集中的铝合金结构件 保护性的氧化膜四.因而,在自然环境中铝合金能够 (如机翼、机身蒙皮、珩条等),当这些区域存在部分积 收稿日期:2016-0709

工程科学学报,第 39 卷,第 4 期: 542--549,2017 年 4 月 Chinese Journal of Engineering,Vol. 39,No. 4: 542--549,April 2017 DOI: 10. 13374 /j. issn2095--9389. 2017. 04. 009; http: / /journals. ustb. edu. cn 二氧化硫复合盐雾环境下 2024--T351 铝合金应力腐蚀 开裂 满 成,张 欢,董超芳,余 强,肖 葵,李晓刚 北京科技大学腐蚀与防护中心,北京 100083 通信作者,E-mail: cfdong@ ustb. edu. cn 摘 要 通过 SO2复合盐雾试验模拟工业污染海洋大气环境,结合有限元模拟分析、扫描电镜/能谱仪、光电子能谱分析等技 术研究 2024--T351 铝合金在弹性应力区间的应力腐蚀开裂行为. 结果表明: 应力腐蚀开裂行为优先发生在 2024--T351 铝合 金 C 型环的顶部应力集中区域; 疏松的腐蚀产物层的形貌经历了由细棒状、团絮状到板块状的变化; 试验 6 h 就可以监测到裂 纹,进行到 480 h 的时候有贯穿裂纹形成,720 h 的时候试样完全断裂; 裂纹为穿晶和沿晶混合机制,主裂纹以穿晶机制沿 C 型 环法线扩展,二次裂纹沿晶界扩展. 关键词 铝合金; 大气腐蚀; 二氧化硫; 应力腐蚀开裂 分类号 TG172. 3 Stress corrosion cracking of 2024--T351 aluminum alloy in SO2 mixed salt spray environment MAN Cheng,ZHANG Huan,DONG Chao-fang ,YU Qiang,XIAO Kui,LI Xiao-gang Corrosion and Protection Center,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China  Corresponding author,E-mail: cfdong@ ustb. edu. cn ABSTRACT The stress corrosion cracking of 2024--T351 aluminum alloy was investigated by finite element simulation analysis, scanning electron microscopy /energy dispersive spectrometry,and X-ray photoelectron spectroscopy through SO2 mixed salt spray test. Results indicate that stress corrosion cracking initiates preferentially at the region of stress concentration of the C-ring top for 2024-- T351 aluminum alloy. The morphologies of loose corrosion products change from fine rod-like and flocculent to plate-like. Secondary cracks form in the internal corrosion crack after 6 h,when the corrosion time increases to 480 h,and the fractures and cracks in the surface of the C-ring side penetrate the whole sample. The C-ring sample completely breaks after 720 h. The opening crack propagation is a mixed mode of transgranular and intergranular,while the main cracks extend along the normal of the C-ring and the secondary cracks extend mainly along the grain boundaries. KEY WORDS aluminum alloy; atmospheric corrosion; sulfur dioxide; stress corrosion cracking 收稿日期: 2016--07--09 作为结构材料 2xxx 系列铝合金凭借其较高的力 学性能以及较低密度在运输、建筑、电力和航空航天领 域拥有广泛的应用空间[1--2]. Al 对 O 有很好的亲和 力,在大气环境中很容易被氧化并且在表面形成一层 保护性的氧化膜[3]. 因而,在自然环境中铝合金能够 表现出良好的耐蚀性. 但是在外力和环境中侵蚀性介 质( Cl - 和 SO2 ) 共同作用时,铝合金的耐蚀性将会大大 降低,发生严重的应力腐蚀开裂( stress corrosion crack￾ing,SCC) . 特别是对于存在应力集中的铝合金结构件 ( 如机翼、机身蒙皮、珩条等) ,当这些区域存在部分积

满成等:二氧化硫复合盐雾环境下2024-T351铝合金应力腐蚀开裂 543· 水时,具有吸湿性的侵蚀性Cˉ和易溶性S02气体极易 响因素下的应力腐蚀开裂行为研究相对较少 溶解在水溶液之中,造成表面涂层的老化和脱落,进而 本实验通过SO,复合盐雾试验来模拟工业污染海 腐蚀铝合金基体 洋环境,对弹性应力条件下的2024-T351铝合金在模 近年来,学者通过室内加速、实地暴露等方法对铝 拟工业海洋环境中的应力腐蚀开裂行为进行了研究, 合金在大气环境中的应力腐蚀行为进行了大量的研 并对2024-T351铝合金在S0,复合盐雾环境下不同时 究.张晓云等回研究了7A04和2A12两种铝合金 间后的应力腐蚀开裂扩展及行为特征进行了探讨. 在海洋大气环境中的应力腐蚀行为,结果表明高强铝 1试验部分 合金2A12具有较高的应力腐蚀敏感性,并且裂纹沿 晶扩展,伴有少量的二次裂纹.张晓云等网还研究了 1.1试验材料 7B04、B95、2D70和2D12四种铝合金在中国万宁的高 试验材料为2024-T351,其化学成分如表1所示. 温高湿的海洋大气环境中和中国青岛的工业海洋大气 其中2024-T351铝合金C型环应力腐蚀试样按照GB/ 环境中的应力腐蚀行为,结果显示四种铝合金在高温 T15970.5一1998“金属和合金的腐蚀应力腐蚀试验第 高湿的海洋环境中的应力腐蚀敏感性较高,在这两种 5部分:C型环试样的制备和应用”进行加工,如图1 环境中的断裂方式也不一致 所示.将加工后的C型环试样使用丙酮除油,去离子 大气环境因素对铝合金应力腐蚀行为的影响是比 水清洗,吹干,然后使用240至2000号水磨砂纸逐级 较复杂的,为了更好地了解环境因素的作用机制,国内 打磨至光亮,再使用乙醇和去离子水清洗,吹干备用. 学者做了一些工作.李涛等@采用灰关联分析法与 按照GB/T15970.5一1998附录A中给出的C型环试 实际大气腐蚀试验相结合,研究了不同环境因数对 样应力计算公式,计算出施加90%屈服强度的C型环 LY12铝合金大气腐蚀的影响,结果显示S0,和C1~对 沿与通过最大应力点的中心垂直方向施加的水平位 LY12铝合金应力腐蚀有着重要的影响-切,但是,关 移.C型环的取材方向为SL方向,S为施加应力的方 于弹性应力对2024-T351铝合金在S0,和CI1ˉ共同影 向,L为裂纹扩展的方向 表12024-T351铝合金的化学成分(质量分数) Table 1 Composition of 2024-T351 aluminum alloy Cu Mg Mn 》 Fe Zn Ti Cr V 3.8w4.9 1.2w1.8 0.3-0.9 ≤0.5 ≤0.5 ≤0.25 ≤0.15 ≤0.1 余量 图12024-351铝合金C型环试样 Fig.1 2024-T351 C-ring aluminum alloy specimens 1.2盐雾试验 去除腐蚀产物后的宏观形貌,采用体式显微镜和扫 采用S02复合盐雾试验模拟工业污染海洋大气 描电镜分别对试样表面进行观察,记录试样表面初 环境,试验在ATLAS CCX20O0循环盐雾腐蚀试验 次出现裂纹时的时间以及不同时间后裂纹的扩展 箱中进行.试验过程按照GB/T14292一1998标准 形貌,再采用能谱分析和X射线光电子能谱技术分 进行,试验条件如下:质量分数为5%±0.5%NaCl 析腐蚀产物的组成及含量.其中,除锈液为50mL 溶液连续盐雾,箱体内温度和相对湿度分别控制于 磷酸+20g三氧化铬加蒸馏水配制成1000mL的溶 35±1℃和100%,S02的体积分数为2.25×104. 液.为了得到裂纹的扩展情况,将试样侧面抛光并 试样取样时间设定为6、12、24、96、240、480和720 用Keller试剂侵蚀(1mL氢氟酸+1.5mL盐酸+ h,使用去离子水冲洗试样的表面,吹风机吹干并储 2.5mL硝酸+95mL去离子水),之后在三维体式 存在干燥密闭容器中.使用相机拍摄腐蚀前后及 显微镜和扫描电镜下观察

满 成等: 二氧化硫复合盐雾环境下 2024--T351 铝合金应力腐蚀开裂 水时,具有吸湿性的侵蚀性 Cl - 和易溶性 SO2气体极易 溶解在水溶液之中,造成表面涂层的老化和脱落,进而 腐蚀铝合金基体. 近年来,学者通过室内加速、实地暴露等方法对铝 合金在大气环境中的应力腐蚀行为进行了大量的研 究[4--8]. 张晓云等[9]研究了 7A04 和 2A12 两种铝合金 在海洋大气环境中的应力腐蚀行为,结果表明高强铝 合金 2A12 具有较高的应力腐蚀敏感性,并且裂纹沿 晶扩展,伴有少量的二次裂纹. 张晓云等[6]还研究了 7B04、B95、2D70 和 2D12 四种铝合金在中国万宁的高 温高湿的海洋大气环境中和中国青岛的工业海洋大气 环境中的应力腐蚀行为,结果显示四种铝合金在高温 高湿的海洋环境中的应力腐蚀敏感性较高,在这两种 环境中的断裂方式也不一致. 大气环境因素对铝合金应力腐蚀行为的影响是比 较复杂的,为了更好地了解环境因素的作用机制,国内 学者做了一些工作. 李涛等[10]采用灰关联分析法与 实际大气腐蚀试验相结合,研究了不同环境因数对 LY12 铝合金大气腐蚀的影响,结果显示 SO2和 Cl - 对 LY12 铝合金应力腐蚀有着重要的影响[11--13],但是,关 于弹性应力对 2024--T351 铝合金在 SO2和 Cl - 共同影 响因素下的应力腐蚀开裂行为研究相对较少. 本实验通过 SO2复合盐雾试验来模拟工业污染海 洋环境,对弹性应力条件下的 2024--T351 铝合金在模 拟工业海洋环境中的应力腐蚀开裂行为进行了研究, 并对 2024--T351 铝合金在 SO2复合盐雾环境下不同时 间后的应力腐蚀开裂扩展及行为特征进行了探讨. 1 试验部分 1. 1 试验材料 试验材料为 2024--T351,其化学成分如表 1 所示. 其中 2024--T351 铝合金 C 型环应力腐蚀试样按照 GB / T 15970. 5—1998“金属和合金的腐蚀应力腐蚀试验第 5 部分: C 型环试样的制备和应用”进行加工,如图 1 所示. 将加工后的 C 型环试样使用丙酮除油,去离子 水清洗,吹干,然后使用 240 至 2000 号水磨砂纸逐级 打磨至光亮,再使用乙醇和去离子水清洗,吹干备用. 按照 GB / T 15970. 5—1998 附录 A 中给出的 C 型环试 样应力计算公式,计算出施加 90% 屈服强度的 C 型环 沿与通过最大应力点的中心垂直方向施加的水平位 移. C 型环的取材方向为 S--L 方向,S 为施加应力的方 向,L 为裂纹扩展的方向. 表 1 2024--T351 铝合金的化学成分( 质量分数) Table 1 Composition of 2024--T351 aluminum alloy % Cu Mg Mn Si Fe Zn Ti Cr Al 3. 8 ~ 4. 9 1. 2 ~ 1. 8 0. 3 ~ 0. 9 ≤0. 5 ≤0. 5 ≤0. 25 ≤0. 15 ≤0. 1 余量 图 1 2024--T351 铝合金 C 型环试样 Fig. 1 2024--T351 C-ring aluminum alloy specimens 1. 2 盐雾试验 采用 SO2复合盐雾试验模拟工业污染海洋大气 环境,试 验 在 ATLAS CCX2000 循 环 盐 雾 腐 蚀 试 验 箱中进行. 试验过程按照 GB / T 14292—1998 标 准 进行,试验条件如下: 质量分数为 5% ± 0. 5% NaCl 溶液连续盐雾,箱体内温度和相对湿度分别控制于 35 ± 1 ℃ 和 100% ,SO2 的体 积 分 数 为 2. 25 × 10 - 4 . 试样取样时间设定为 6、12、24、96、240、480 和 720 h,使用去离子水冲洗试样的表面,吹风机吹干并储 存在干燥 密 闭 容 器 中. 使用相机拍摄腐蚀前后及 去除腐蚀产物后的宏观形貌,采用体式显微镜和扫 描电镜分别对试样表面进行观察,记录试样表面初 次出现裂纹时的时间以及不同时间后裂纹的扩展 形貌,再采用能谱分析和 X 射线光电子能谱技术分 析腐蚀产物 的 组 成 及 含 量. 其 中,除 锈 液 为 50 mL 磷酸 + 20 g 三氧化铬加蒸馏水配制成 1000 mL 的溶 液. 为了得到裂纹的扩展情况,将试样侧面 抛 光 并 用 Keller 试 剂 侵 蚀( 1 mL 氢 氟 酸 + 1. 5 mL 盐 酸 + 2. 5 mL 硝酸 + 95 mL 去 离 子 水) ,之后 在 三 维 体 式 显微镜和扫描电镜下观察. · 345 ·

·544· 工程科学学报,第39卷,第4期 2试验结果与分析 von-Miscs/MPa AVG 75% 2.1C型环试样应力分布模拟 由于应力集中将会促进服役构件的应力腐蚀开裂 行为,大大降低构件的使用寿命.因此,在研究弹 性应力对铝合金的应力腐蚀开裂行为之前,有必要对 施加弹性应力之后的铝合金C型环试样的应力分布 情况进行模拟.图2为采用有限单元法对C型环试样 图22024-T351铝合金von-Mises应力分布模拟形貌 施加90%屈服强度后应力应变场的数值分布模拟图, Fig.2 Distribution of von-Mises stress on 2024-T351 aluminum al- 使用的有限元分析软件为ABAQUS6.10,各项力学参 loy 数如表2所示.从图中可看出,C型环试样顶部存在 一个较大的von-Mises应力均匀分布区域(Mises应力 度)的C型环试样不同时间后的宏观形貌.从图中可 是当某一点应力应变状态的等效应力应变达到某一与 以看出,C型环试样表面有白色腐蚀产物出现,并且白 应力应变状态无关的定值时,材料就屈服).因此,本 色腐蚀产物覆盖的区域面积也是随着盐雾时间地增加 而逐渐增多的.此外,在240h的时候,C型环试样露 试验也将着重对试样顶部均匀受力的区域进行详细地 出面积的整个区域基本已经被腐蚀产物覆盖.从图中 研究,以研究弹性应力对2024-T351铝合金应力腐蚀 可以看出覆盖在试样表面的腐蚀产物层呈疏松破裂 开裂的影响. 状,这样的产物层对基体的保护作用是十分有限的,环 表2 数值分析中2024-351铝合金各项力学参数日 境中的侵蚀性离子(C1~和SO,)可以通过产物层中的 Table 2 Mechanical parameters of 2024-T351 aluminums 空隙到达并腐蚀基体 弹性模量/GPa泊松比屈展强度/MPa硬化系数硬化指数 图3(a,)~(g)分别是在S02复合盐雾环境下暴 73.1 0.33 325 0.45 15 露相等时间并去除腐蚀产物的宏观形貌.S0,复合盐 雾环境下连续暴露6h后(图3(a,),C型环试样顶部 2.22024-T351铝合金C型环试样宏观形貌实验材料 应力集中区域出现部分的点蚀,在其他区域的腐蚀并 图3为S0,复合盐雾环境中施加0.9σ,(屈服强 不明显.当连续暴露延长至12h时(图3(b,)),在试 g (a) b) 图3在S0,复合盐雾环境中经历不同周期试验之后的C型环试样宏观形貌.(a)~()分别为6、12、24、96、240、480和720h试验之后的原 始形貌:(a1)~(g1)分别为6、12、24、96、240、480和720h除锈之后的形貌 Fig.3 Macroscopic morphologies of C-ing specimens after testing for different periods in SO2 mixed salt spray environment:(a)-(g)original mor- phologies after 6,12,24,96,240,480,and 720 h tests:(a)-(g)derusting morphologies after 6,12,24,96,240,480,and 720 h tests

工程科学学报,第 39 卷,第 4 期 2 试验结果与分析 2. 1 C 型环试样应力分布模拟 由于应力集中将会促进服役构件的应力腐蚀开裂 行为,大大降低构件的使用寿命[14]. 因此,在研究弹 性应力对铝合金的应力腐蚀开裂行为之前,有必要对 施加弹性应力之后的铝合金 C 型环试样的应力分布 情况进行模拟. 图 2 为采用有限单元法对 C 型环试样 施加 90% 屈服强度后应力应变场的数值分布模拟图, 使用的有限元分析软件为 ABAQUS 6. 10,各项力学参 数如表 2 所示. 从图中可看出,C 型环试样顶部存在 一个较大的 von--Mises 应力均匀分布区域( Mises 应力 是当某一点应力应变状态的等效应力应变达到某一与 应力应变状态无关的定值时,材料就屈服) . 因此,本 试验也将着重对试样顶部均匀受力的区域进行详细地 研究,以研究弹性应力对 2024--T351 铝合金应力腐蚀 开裂的影响. 图3 在 SO2复合盐雾环境中经历不同周期试验之后的 C 型环试样宏观形貌. ( a) ~ ( g) 分别为6、12、24、96、240、480 和720 h 试验之后的原 始形貌; ( a1 ) ~ ( g1 ) 分别为 6、12、24、96、240、480 和 720 h 除锈之后的形貌 Fig. 3 Macroscopic morphologies of C-ring specimens after testing for different periods in SO2 mixed salt spray environment: ( a) --( g) original mor￾phologies after 6,12,24,96,240,480,and 720 h tests; ( a1 ) --( g1 ) de-rusting morphologies after 6,12,24,96,240,480,and 720 h tests 表 2 数值分析中 2024--T351 铝合金各项力学参数[15] Table 2 Mechanical parameters of 2024--T351 aluminum[15] 弹性模量/GPa 泊松比 屈服强度/MPa 硬化系数 硬化指数 73. 1 0. 33 325 0. 45 15 2. 2 2024--T351 铝合金 C 型环试样宏观形貌实验材料 图 3 为 SO2 复合盐雾环境中施加 0. 9σs ( 屈服强 图 2 2024--T351 铝合金 von--Mises 应力分布模拟形貌 Fig. 2 Distribution of von--Mises stress on 2024--T351 aluminum al￾loy 度) 的 C 型环试样不同时间后的宏观形貌. 从图中可 以看出,C 型环试样表面有白色腐蚀产物出现,并且白 色腐蚀产物覆盖的区域面积也是随着盐雾时间地增加 而逐渐增多的. 此外,在 240 h 的时候,C 型环试样露 出面积的整个区域基本已经被腐蚀产物覆盖. 从图中 可以看出覆盖在试样表面的腐蚀产物层呈疏松破裂 状,这样的产物层对基体的保护作用是十分有限的,环 境中的侵蚀性离子( Cl - 和 SO2 ) 可以通过产物层中的 空隙到达并腐蚀基体. 图 3( a1 ) ~ ( g1 ) 分别是在 SO2复合盐雾环境下暴 露相等时间并去除腐蚀产物的宏观形貌. SO2复合盐 雾环境下连续暴露 6 h 后( 图 3( a1 ) ) ,C 型环试样顶部 应力集中区域出现部分的点蚀,在其他区域的腐蚀并 不明显. 当连续暴露延长至 12 h 时( 图 3( b1 ) ) ,在试 · 445 ·

满成等:二氧化硫复合盐雾环境下2024-T351铝合金应力腐蚀开裂 545· 样顶部可肉眼观察到细微的裂纹.随连续暴露时间的 随后细棒状的腐蚀产物逐渐消失(图4(b).当盐雾 延长,试样顶部由点蚀引发的裂纹逐渐增多,并且裂纹 试验进行到24h的时候,C型环试样表面的团絮状腐 的长度和深度都有所增加(图3(c,)~(e,)).在盐雾 蚀产物凝结成块,并产生裂缝(图4()).当盐雾试验 时间达到480h的时候(图3([,)),C型环顶部出现了 时间达到96h,团絮状的腐蚀产物逐渐减少,并且腐蚀 贯穿裂纹,在试样的表面还观察到了脱落现象.在盐 产物层裂缝的密度是逐渐增加的(图4(d)).从720h 雾试验达到720h的时候(图3(g,)),除了在试样顶部 盐雾试验之后的腐蚀产物层的形貌可以看出,产物层 应力集中区域能够观察到大量的裂纹和严重的溃败现 的裂纹宽度和深度都在变大.综上所述,随着盐雾试 象外,在与顶部相邻的区域也出现了明显的裂纹和脱 验的进行,腐蚀产物经历了由细棒状、团絮状到板块状 落现象.通过以上对不同周期试样腐蚀情况的观察, 的转变过程.2024-T351铝合金C型环试样在S02复 可以得出结论:在S0,复合盐雾环境中腐蚀优先发生 合盐雾环境中生成的腐蚀产物层对基体的保护作用是 2024-T351铝合金C型环试样的应力集中区域,并且 有限的,环境中的Cˉ、S0,等侵蚀性离子可以通过板 随着盐雾试验时间的延长向其他区域扩展. 块间的裂缝到达并腐蚀铝合金基体, 2.32024-T351铝合金C型环试样微观形貌 为了分析2024-T351铝合金的应力腐蚀开裂行为 图4为连续暴露于S02复合盐雾环境中不同时间 特征,对同等腐蚀时间后的C型环试样进行了除锈处 后加载0.9σ.的2024-T351铝合金表面微观腐蚀产物 理,其微观形貌如图5所示.C型环顶部区域可以观 形貌.在初期的盐雾试验中C型环试样的表面散落着 察到点蚀坑和应力腐蚀开裂裂纹,且裂纹沿与水平加 白色稀疏的团絮状和细棒状的腐蚀产物(图4(a). 载应力垂直方向萌生和扩展,如图5(a)所示.另外, (a) 20m 20m d 2004m 00m (e) (e) 2m 5 um 图4在S02复合盐雾环境中经历不同周期试验之后的C型环试样腐蚀产物微观形貌.(a)~(©)分别是试验周期为6、12、24、96和720h 的产物形貌:(c1)为图(©)的局部放大 Fig.4 Microscopic morphologies of C-ing specimens after testing for different periods in SO mixed salt spray environment:(a)(e)obtained at the test periods of 6,12,24,96,and 720h:(e)high-magnification of the area marked in Fig.(e)

满 成等: 二氧化硫复合盐雾环境下 2024--T351 铝合金应力腐蚀开裂 样顶部可肉眼观察到细微的裂纹. 随连续暴露时间的 延长,试样顶部由点蚀引发的裂纹逐渐增多,并且裂纹 的长度和深度都有所增加( 图 3( c1 ) ~ ( e1 ) ) . 在盐雾 时间达到 480 h 的时候( 图 3( f1 ) ) ,C 型环顶部出现了 贯穿裂纹,在试样的表面还观察到了脱落现象. 在盐 雾试验达到 720 h 的时候( 图 3( g1 ) ) ,除了在试样顶部 应力集中区域能够观察到大量的裂纹和严重的溃败现 象外,在与顶部相邻的区域也出现了明显的裂纹和脱 落现象. 通过以上对不同周期试样腐蚀情况的观察, 可以得出结论: 在 SO2 复合盐雾环境中腐蚀优先发生 2024--T351 铝合金 C 型环试样的应力集中区域,并且 随着盐雾试验时间的延长向其他区域扩展. 2. 3 2024--T351 铝合金 C 型环试样微观形貌 图 4 在 SO2复合盐雾环境中经历不同周期试验之后的 C 型环试样腐蚀产物微观形貌. ( a) ~ ( e) 分别是试验周期为 6、12、24、96 和 720 h 的产物形貌; ( e1 ) 为图( e) 的局部放大 Fig. 4 Microscopic morphologies of C-ring specimens after testing for different periods in SO2 mixed salt spray environment: ( a) --( e) obtained at the test periods of 6,12,24,96,and 720 h; ( e1 ) high-magnification of the area marked in Fig. ( e) 图 4 为连续暴露于 SO2复合盐雾环境中不同时间 后加载 0. 9σs的 2024--T351 铝合金表面微观腐蚀产物 形貌. 在初期的盐雾试验中 C 型环试样的表面散落着 白色稀疏的团絮状和细棒状的腐蚀产物( 图 4( a) ) . 随后细棒状的腐蚀产物逐渐消失( 图 4( b) ) . 当盐雾 试验进行到 24 h 的时候,C 型环试样表面的团絮状腐 蚀产物凝结成块,并产生裂缝( 图 4( c) ) . 当盐雾试验 时间达到 96 h,团絮状的腐蚀产物逐渐减少,并且腐蚀 产物层裂缝的密度是逐渐增加的( 图 4( d) ) . 从 720 h 盐雾试验之后的腐蚀产物层的形貌可以看出,产物层 的裂纹宽度和深度都在变大. 综上所述,随着盐雾试 验的进行,腐蚀产物经历了由细棒状、团絮状到板块状 的转变过程. 2024--T351 铝合金 C 型环试样在 SO2复 合盐雾环境中生成的腐蚀产物层对基体的保护作用是 有限的,环境中的 Cl - 、SO2等侵蚀性离子可以通过板 块间的裂缝到达并腐蚀铝合金基体. 为了分析 2024--T351 铝合金的应力腐蚀开裂行为 特征,对同等腐蚀时间后的 C 型环试样进行了除锈处 理,其微观形貌如图 5 所示. C 型环顶部区域可以观 察到点蚀坑和应力腐蚀开裂裂纹,且裂纹沿与水平加 载应力垂直方向萌生和扩展,如图 5( a) 所示. 另外, · 545 ·

·546· 工程科学学报,第39卷,第4期 (a) (b) 200m 200m (c) m 200Hm d 500m 500um 图5在S02复合盐雾环境中经历不同周期试验之后的C型环试样除锈后的微观形貌.()~(c)分别是试验周期为6、12、24、96和720h 的形貌:(a)为图(a)的局部放大 Fig.5 Microscopic morphologies of de-rusting C-ring specimens after testing for different periods in SO mixed salt spray environment:(a)-(e) obtained at the test periods of 6,12,24,96,and 720 h:(a)high-magnification of the area marked in Fig.(a) 从点蚀坑的局部放大图中(图5(a,))可以看到大量的 表3不同周期盐雾试验之后C型试样表面各点(图4)成分的能谱 小裂纹.这主要是因为侵蚀性离子在点蚀坑内聚集, 分析结果 致使局部应力腐蚀敏感性降低,在外加应力的作用下 Table 3 EDS results of points shown in Fig.4 after different salt spray 形成由点蚀诱发二次裂纹的萌生及发展.Pidaparti和 test periods Patel结合有限元技术研究了2024-T3铝合金的应 化学组成(质量分数/%) 力腐蚀行为,也得到在应力集中区点蚀诱发裂纹产生 0 Al Mg Cu 的结论.此外,对比经过不同时间盐雾试验试样的表 45.00 45.58 9.42 面状况能够发现随着时间的延长,基体表面的点蚀坑 37.00 59.76 1.15 2.09 和应力腐蚀开裂裂纹的数量逐渐增多,并且应力腐蚀 40.21 59.79 开裂裂纹长度和深度也在逐渐变大. 4 37.91 46.22 一 一 2.4腐蚀产物分析 5 44.50 41.15 5.91 为了更好地了解2024-T351铝合金C型环试样 6 44.32 55.68 一 在S02复合环境下腐蚀产物的组成,对图4中标出的 > 46.88 53.12 各点进行能谱分析,分析结果如表3所示.从表中可 40.84 46.24 9.53 3.39 以看出,腐蚀产物的主要成分是1、0和C1元素,局部 还有Mg和Cu元素.CI元素在腐蚀产物层的出现表 9 14.50 21.30 7.71 62.49

工程科学学报,第 39 卷,第 4 期 图 5 在 SO2复合盐雾环境中经历不同周期试验之后的 C 型环试样除锈后的微观形貌. ( a) ~ ( e) 分别是试验周期为 6、12、24、96 和 720 h 的形貌; ( a1 ) 为图( a) 的局部放大 Fig. 5 Microscopic morphologies of de-rusting C-ring specimens after testing for different periods in SO2 mixed salt spray environment: ( a) --( e) obtained at the test periods of 6,12,24,96,and 720 h; ( a1 ) high-magnification of the area marked in Fig. ( a) 从点蚀坑的局部放大图中( 图 5( a1 ) ) 可以看到大量的 小裂纹. 这主要是因为侵蚀性离子在点蚀坑内聚集, 致使局部应力腐蚀敏感性降低,在外加应力的作用下 形成由点蚀诱发二次裂纹的萌生及发展. Pidaparti 和 Patel[16]结合有限元技术研究了 2024--T3 铝合金的应 力腐蚀行为,也得到在应力集中区点蚀诱发裂纹产生 的结论. 此外,对比经过不同时间盐雾试验试样的表 面状况能够发现随着时间的延长,基体表面的点蚀坑 和应力腐蚀开裂裂纹的数量逐渐增多,并且应力腐蚀 开裂裂纹长度和深度也在逐渐变大. 2. 4 腐蚀产物分析 为了更好地了解 2024--T351 铝合金 C 型环试样 在 SO2复合环境下腐蚀产物的组成,对图 4 中标出的 各点进行能谱分析,分析结果如表 3 所示. 从表中可 以看出,腐蚀产物的主要成分是 Al、O 和 Cl 元素,局部 还 有Mg和Cu元 素. Cl元素在腐蚀产物层的出现表 表 3 不同周期盐雾试验之后 C 型试样表面各点( 图 4) 成分的能谱 分析结果 Table 3 EDS results of points shown in Fig. 4 after different salt spray test periods 点 化学组成( 质量分数/% ) O Al Mg Cl Cu 1 45. 00 45. 58 — 9. 42 — 2 37. 00 59. 76 1. 15 2. 09 — 3 40. 21 59. 79 — — — 4 37. 91 46. 22 — — — 5 44. 50 41. 15 — 5. 91 — 6 44. 32 55. 68 — — — 7 46. 88 53. 12 — — — 8 40. 84 46. 24 — 9. 53 3. 39 9 14. 50 21. 30 — 7. 71 62. 49 · 645 ·

满成等:二氧化硫复合盐雾环境下2024-T351铝合金应力腐蚀开裂 547· 明了Cˉ参与了铝合金的腐蚀过程,也再次证明了在 图谱进行分析可以发现用位于932.15eV和932.93eV SO,复合环境下铝合金表面形成的腐蚀产物层的保护 进行拟合,这两个峰位分别对应的物质为CuCl和Cu2 作用是有限的.Mg和Cu主要是由于2024-T351铝合 0.综上所述,2024-T351铝合金C型环试样在S0,复 金中S相(AL,CuMg)和6相(CuL)的溶解造成的. 合环境下腐蚀产物层主要是由A山2(S0,),、A山,0,和A1 由图4(e,)可看出,存在富Cu的珊瑚状腐蚀产物,这 (0),组成,环境中的S0,与试样表面发生作用,最终 是由于铝合金中弥散分布的S相(AL,CuMg)发生选择 以$0”的状态参与腐蚀产物层组成,在腐蚀产物层中 性溶解后形成残余物的结果. 可以检测少量以+1价存在的Cu,这些+1价的Cu是 为了进一步了解铝合金C型环试样在S0,复合盐 由基体中的合金元素Cu的氧化而得 雾环境中的腐蚀产物的成分,对进行了30d盐雾试验 2.5应力腐蚀行为特征 的铝合金试样进行了光电子能谱分析(X-ray photoe- 图7展示了加载0.9σ.的2024-T351铝合金C型 lectron spectroscopy,XPS).采用Shirley方式去除基底 环试样在SO2复合盐雾环境下侧面典型裂纹扩展模 之后,光电子能谱分析谱线上主要位置的峰可以用多 式.图7(a)是经过240h盐雾2024-T351铝合金C型 个子峰进行拟合,这些子峰分别代表了不同的物质组 环试样典型的主裂纹:图7(b)是经过480h试样上出 成.图6展示了Al2p、01s和Cu2p的高分辨谱线,表 现的典型的主裂纹.图7(a)和图(b)显示了试样经过 4列出了采用Avantage软件进行拟合分析的结果.从 这两个周期所产生的主裂纹沿着C型环的法线方向 图6(a)可看出,A2p图谱由位于74.04、74.59和穿晶扩展,并且经过480h盐雾试验的试样上产生的主 74.89eV三个子峰构成,分别对应的物质为AL2 裂纹已经贯穿试样的整个横截面.图7(c)和图(d)展 (S0,)3、AL,O和A1(OH),所对应的三个峰的面积比 示了经过240h和480h盐雾试验在2024-T351铝合金 例分别是10.8%、70%和19.2%.01s图谱由位于 C型环试样上产生的二次裂纹,从图中可以看出在 530.24、531.6、532.4和532.79eV四个子峰构成,分 S0,复合盐雾环境下产生的二次裂纹属于沿晶扩展模 别对应的物质为H,0、02、S0和0H,它们所对应 式.综上所述,在S02复合盐雾环境下2024-T351铝合 的面积比分别7.6%、40%、13.4%和30%.从谱线特 金在弹性应力作用下的应力腐蚀开裂主裂纹穿晶扩 征可以看出在腐蚀产物中含有一定量的Cu,对Cu2p 展,二次裂纹沿晶扩展 35000 4000(a (b) 3500 30000 ALO. 3000 25000 2500 20000 OH 2000 Al(OH). 15000 1500 AL(SO) 10000 1000 500 5000 0 78 77767574737271 536 534 532 530 528 结合能eV 结合能/eV 5600 5400 5200 5000 938 936 934 932 930 928 结合能/eV 图6经过720h盐雾试验后在铝合金表面形成腐蚀产物的A12p(a),01s(b)和Cu2p(c)的X射线光电子能谱 Fig.6 XPS spectra of Al 2p (a),1s(b),and Cu 2p (c)of corrosion products formed on the aluminum alloy after salt spray test for 720h

满 成等: 二氧化硫复合盐雾环境下 2024--T351 铝合金应力腐蚀开裂 明了 Cl - 参与了铝合金的腐蚀过程,也再次证明了在 SO2复合环境下铝合金表面形成的腐蚀产物层的保护 作用是有限的. Mg 和 Cu 主要是由于 2024--T351 铝合 金中 S 相( Al2 CuMg) 和 θ 相( CuAl2 ) 的溶解造成的. 由图 4( e1 ) 可看出,存在富 Cu 的珊瑚状腐蚀产物,这 是由于铝合金中弥散分布的 S 相( Al2CuMg) 发生选择 性溶解后形成残余物的结果. 图 6 经过 720 h 盐雾试验后在铝合金表面形成腐蚀产物的 Al 2p( a) 、O 1s( b) 和 Cu 2p( c) 的 X 射线光电子能谱 Fig. 6 XPS spectra of Al 2p ( a) ,O 1s( b) ,and Cu 2p ( c) of corrosion products formed on the aluminum alloy after salt spray test for 720 h 为了进一步了解铝合金 C 型环试样在 SO2复合盐 雾环境中的腐蚀产物的成分,对进行了 30 d 盐雾试验 的铝合金试样进行了光电子能谱分析( X-ray photoe￾lectron spectroscopy,XPS) . 采用 Shirley 方式去除基底 之后,光电子能谱分析谱线上主要位置的峰可以用多 个子峰进行拟合,这些子峰分别代表了不同的物质组 成. 图6 展示了 Al 2p、O 1s 和 Cu 2p 的高分辨谱线,表 4 列出了采用 Avantage 软件进行拟合分析的结果. 从 图 6( a) 可 看 出,Al 2p 图 谱 由 位 于 74. 04、74. 59 和 74. 89 eV 三 个 子 峰 构 成,分别对应的物质为 Al2 ( SO4 ) 3、Al2O3 和Al( OH) 3,所对应的三个峰的面积比 例分别是 10. 8% 、70% 和 19. 2% . O 1s 图 谱 由 位 于 530. 24、531. 6、532. 4 和 532. 79 eV 四个子峰构成,分 别对应的物质为 H2O、O2 - 、SO2 - 4 和 OH - ,它们所对应 的面积比分别 7. 6% 、40% 、13. 4% 和 30% . 从谱线特 征可以看出在腐蚀产物中含有一定量的 Cu,对 Cu 2p 图谱进行分析可以发现用位于 932. 15 eV 和 932. 93 eV 进行拟合,这两个峰位分别对应的物质为 CuCl 和 Cu2 O. 综上所述,2024--T351 铝合金 C 型环试样在 SO2复 合环境下腐蚀产物层主要是由 Al2 ( SO4 ) 3、Al2O3和 Al ( OH) 3组成,环境中的 SO2与试样表面发生作用,最终 以 SO2 - 4 的状态参与腐蚀产物层组成,在腐蚀产物层中 可以检测少量以 + 1 价存在的 Cu,这些 + 1 价的 Cu 是 由基体中的合金元素 Cu 的氧化而得. 2. 5 应力腐蚀行为特征 图 7 展示了加载 0. 9σs的 2024--T351 铝合金 C 型 环试样在 SO2 复合盐雾环境下侧面典型裂纹扩展模 式. 图 7( a) 是经过 240 h 盐雾 2024--T351 铝合金 C 型 环试样典型的主裂纹; 图 7( b) 是经过 480 h 试样上出 现的典型的主裂纹. 图 7( a) 和图( b) 显示了试样经过 这两个周期所产生的主裂纹沿着 C 型环的法线方向 穿晶扩展,并且经过480 h 盐雾试验的试样上产生的主 裂纹已经贯穿试样的整个横截面. 图 7( c) 和图( d) 展 示了经过240 h 和480 h 盐雾试验在2024--T351 铝合金 C 型环试样上产生的二次裂 纹,从 图 中 可 以 看 出 在 SO2复合盐雾环境下产生的二次裂纹属于沿晶扩展模 式. 综上所述,在 SO2复合盐雾环境下 2024--T351 铝合 金在弹性应力作用下的应力腐蚀开裂主裂纹穿晶扩 展,二次裂纹沿晶扩展. · 745 ·

·548· 工程科学学报,第39卷,第4期 表4光电子能谱分析拟合蜂的位置及其所对应的物质以及所占的比例 Table 4 Position and relevant composition of XPS fitting peaks Al 2p 01s Cu2p 子峰位置/eV 面积比例/% 成分 子峰位置/eV 面积比例/% 成分 子峰位置/eV 面积比例/%: 成分 74.04 10.8 Al2(S04)3 530.24 7.6 H20 932.15 46.3 CuCl 74.59 70.0 AL203 531.60 49.0 02- 932.93 53.7 Cu2O 74.89 19.2 Al(OH)3 532.40 13.4 s02- 532.79 30.0 OH· 图72024-T351铝合金C型环盐雾试验之后的侧面裂纹扩展.(a)试验周期240h:(b)试验周期480h:(c)用Keller试剂侵蚀之后侧面图 像(240h):(c)用Keller试剂侵蚀之后侧面图像(480h) Fig.7 Side of the C-ring crack formed in environment with SO for different periods:(a)240h:(b)480h:(c)morphology after erosion with Kel- ler reagent(240 h);(d)morphology after erosion with Keller reagent (480 h) 数量及裂纹的深度和长度不断增大,在裂纹底部局部 3结论 环境的酸化和Cˉ的富集促进二次裂纹生成. (1)2024-T351铝合金C型环在S02复合盐雾试 (3)加载0.9σ,弹性应力的2024-T351铝合金C 验中形成的腐蚀产物层对基体的保护性能是有限的, 型环在S0,复合盐雾试验中,实验周期为480h的试样 环境中的Cˉ、S0,等侵蚀性介质可以通过其中的空隙 上能够观察贯穿裂纹,当试验周期达到720h的时候试 到达基体表面,并且产物的形貌经历了由细棒状、团絮 样已经完全断裂. 状到板块状的变化,并且板块间的缝隙逐渐增多和加 (4)2024-T351铝合金C型环在S02复合盐雾试 深.通过能谱分析可以确定腐蚀产物的主要组成元素 验中应力腐蚀开裂裂纹扩展机制是穿晶和沿晶混合机 是Al、0和Cl,在局部还有由于夹杂相溶解残留的Mg、 制,其中主裂纹以穿晶机制沿C型环的法线方向扩 Cu等元素 展,二次裂纹沿晶扩展。 (2)S0,复合盐雾环境下,应力腐蚀开裂行为优先 在C型环的顶部发生,随后相邻区域开始发生.随暴 参考文献 露时间的延长,2024-T351铝合金C型环表面裂纹的 [Dursun T,Soutis C.Recent developments in advanced aircraf

工程科学学报,第 39 卷,第 4 期 表 4 光电子能谱分析拟合峰的位置及其所对应的物质以及所占的比例 Table 4 Position and relevant composition of XPS fitting peaks Al 2p O 1s Cu 2p 子峰位置/eV 面积比例/% 成分 子峰位置/eV 面积比例/% 成分 子峰位置/eV 面积比例/% 成分 74. 04 10. 8 Al2 ( SO4 ) 3 530. 24 7. 6 H2O 932. 15 46. 3 CuCl 74. 59 70. 0 Al2O3 531. 60 49. 0 O2 - 932. 93 53. 7 Cu2O 74. 89 19. 2 Al( OH) 3 532. 40 13. 4 SO2 - 4 532. 79 30. 0 OH - 图 7 2024--T351 铝合金 C 型环盐雾试验之后的侧面裂纹扩展. ( a) 试验周期 240 h; ( b) 试验周期 480 h; ( c) 用 Keller 试剂侵蚀之后侧面图 像( 240 h) ; ( c) 用 Keller 试剂侵蚀之后侧面图像( 480 h) Fig. 7 Side of the C-ring crack formed in environment with SO2 for different periods: ( a) 240 h; ( b) 480 h; ( c) morphology after erosion with Kel￾ler reagent ( 240 h) ; ( d) morphology after erosion with Keller reagent ( 480 h) 3 结论 ( 1) 2024--T351 铝合金 C 型环在 SO2复合盐雾试 验中形成的腐蚀产物层对基体的保护性能是有限的, 环境中的 Cl - 、SO2等侵蚀性介质可以通过其中的空隙 到达基体表面,并且产物的形貌经历了由细棒状、团絮 状到板块状的变化,并且板块间的缝隙逐渐增多和加 深. 通过能谱分析可以确定腐蚀产物的主要组成元素 是 Al、O 和 Cl,在局部还有由于夹杂相溶解残留的 Mg、 Cu 等元素. ( 2) SO2复合盐雾环境下,应力腐蚀开裂行为优先 在 C 型环的顶部发生,随后相邻区域开始发生. 随暴 露时间的延长,2024--T351 铝合金 C 型环表面裂纹的 数量及裂纹的深度和长度不断增大,在裂纹底部局部 环境的酸化和 Cl - 的富集促进二次裂纹生成. ( 3) 加载 0. 9σs弹性应力的 2024--T351 铝合金 C 型环在 SO2复合盐雾试验中,实验周期为 480 h 的试样 上能够观察贯穿裂纹,当试验周期达到720 h 的时候试 样已经完全断裂. ( 4) 2024--T351 铝合金 C 型环在 SO2复合盐雾试 验中应力腐蚀开裂裂纹扩展机制是穿晶和沿晶混合机 制,其中主裂纹以穿晶机制沿 C 型环的法线方向扩 展,二次裂纹沿晶扩展. 参 考 文 献 [1] Dursun T,Soutis C. Recent developments in advanced aircraft · 845 ·

满成等:二氧化硫复合盐雾环境下2024-T351铝合金应力腐蚀开裂 ·549· aluminium alloys.Mater Des,2014,56:862 ronments on stress corrosion cracking of high strength aluminum al- 2]Cui Z Y,Li X G,Xiao K,et al.Exfoliation corrosion behavior of loys.J Chin Soc Corros Prot,2007.27(6):354 2Bo6 aluminum alloy in a tropical marine atmosphere.J Mater (张晓云,孙志华,刘明辉,等.环境对高强度铝合金应力腐 Eng Perform,2015,24(1):296 蚀行为的影响.中国腐蚀与防护学报,2009,27(6):354) B]De La Fuente D,Otero-Huerta E,Morcillo M.Studies of long- [10]Li T,Dong C F,Li X G,et al.Influence of environmental fac- term weathering of aluminium in the atmosphere.Corros Sci, tors on atmosphere corrosion of aluminum alloys and its dynamic 2007,49(7):3134 time dependence.Corros Prot,2009,30(4):215 4]Misak H E,Perel V Y,Sabelkin V,et al.Biaxial tension-tension (李涛,董超芳,李晓刚,等.环境因素对铝合金大气腐蚀的 fatigue crack growth behavior of 2024-T3 under ambient air and 影响及其动态变化规律研究.腐蚀与防护,2009,30(4): salt water environments.Eng Fract Mech,2014,118:83 215) [5]Zhang X Y,Huo Q M,Sun Z H et al.The corrosion behavior of [11]Sun S Q,Zheng Q F,Li D F,et al.Exfoliation corrosion of ex- high strength aluminum alloys in different environments.Chin Sci truded 2024-T4 in the coastal environments in China.Corros Bll,2008,53(23):2860 Sci,2011,53(8):2527 (张晓云,霍乾明,孙志华,等.高强铝合金在不同环境下的 02] Kermanidis A T,Petroyiannis P V,Pantelakis S G.Fatigue and 应力腐蚀行为.科学通报,2008,53(23):2860) damage tolerance behaviour of corroded 2024 T351 aircraft alumi- Zheng L,Feng X H.Huang W G,et al.Research on the stress num alloy.Theor Appl Fract Mech,2005,43(1):121 corrosion of LC52 aluminum alloy butt welding in marine atmos- 3] Lacroix L,Blanc C,Pebere N,et al.Simulating the galvanic phere.Equip Environ Eng,2005,2(4):61 coupling between S-Al CuMg phase particles and the matrix of (郑林,封先河,黄维刚,等.铝合金LC52对接焊海洋大气 2024 aerospace aluminum alloy.Corros Sci,2012,64:213 应力腐蚀研究.装备环境工程,2005,2(4):61) 04] Bumns JT,Larsen J M,Gangloff R P.Driving forees for local- Tsai T C,Chuang T H.Atmospheric stress corrosion cracking of a ized corrosion-o-fatigue crack transition in Al-Zn-Mg-Cu superplastic 7475 aluminum alloy.Metall Mater Trans A,1996, Fatigue Fract Eng Mater Struct,2011,34(10):745 27(9):2617 [15]Sheng H,Dong C F,Xiao K,et al.Anodic dissolution of a [8]Wang B B.Wang Z Y,Han W,et al.Atmospheric corrosion of crack tip at AA2024-T351 in 3.5 wt%NaCl solution.Int J aluminium alloy 2024-T3 exposed to salt lake environment in Miner Metall Mater,2012.19(10)939 Western China.Corros Sci,2012,59:63 [16]Pidaparti R M,Patel RR.Correlation between corrosion pits and 9]Zhang X Y,Sun Z H,Liu M H,et al.Influence of different envi- stresses in Al alloys.Mater Lett,2008,62(30):4497

满 成等: 二氧化硫复合盐雾环境下 2024--T351 铝合金应力腐蚀开裂 aluminium alloys. Mater Des,2014,56: 862 [2] Cui Z Y,Li X G,Xiao K,et al. Exfoliation corrosion behavior of 2Bo6 aluminum alloy in a tropical marine atmosphere. J Mater Eng Perform,2015,24( 1) : 296 [3] De La Fuente D,Otero-Huerta E,Morcillo M. Studies of long￾term weathering of aluminium in the atmosphere. Corros Sci, 2007,49( 7) : 3134 [4] Misak H E,Perel V Y,Sabelkin V,et al. Biaxial tension-tension fatigue crack growth behavior of 2024--T3 under ambient air and salt water environments. Eng Fract Mech,2014,118: 83 [5] Zhang X Y,Huo Q M,Sun Z H et al. The corrosion behavior of high strength aluminum alloys in different environments. Chin Sci Bull,2008,53( 23) : 2860 ( 张晓云,霍乾明,孙志华,等. 高强铝合金在不同环境下的 应力腐蚀行为. 科学通报,2008,53( 23) : 2860) [6] Zheng L,Feng X H,Huang W G,et al. Research on the stress corrosion of LC52 aluminum alloy butt welding in marine atmos￾phere. Equip Environ Eng,2005,2( 4) : 61 ( 郑林,封先河,黄维刚,等. 铝合金 LC52 对接焊海洋大气 应力腐蚀研究. 装备环境工程,2005,2( 4) : 61) [7] Tsai T C,Chuang T H. Atmospheric stress corrosion cracking of a superplastic 7475 aluminum alloy. Metall Mater Trans A,1996, 27( 9) : 2617 [8] Wang B B,Wang Z Y,Han W,et al. Atmospheric corrosion of aluminium alloy 2024--T3 exposed to salt lake environment in Western China. Corros Sci,2012,59: 63 [9] Zhang X Y,Sun Z H,Liu M H,et al. Influence of different envi￾ronments on stress corrosion cracking of high strength aluminum al￾loys. J Chin Soc Corros Prot,2007,27( 6) : 354 ( 张晓云,孙志华,刘明辉,等. 环境对高强度铝合金应力腐 蚀行为的影响. 中国腐蚀与防护学报,2009,27( 6) : 354) [10] Li T,Dong C F,Li X G,et al. Influence of environmental fac￾tors on atmosphere corrosion of aluminum alloys and its dynamic time dependence. Corros Prot,2009,30( 4) : 215 ( 李涛,董超芳,李晓刚,等. 环境因素对铝合金大气腐蚀的 影响及其动态变化规律研究. 腐蚀与防护,2009,30 ( 4) : 215) [11] Sun S Q,Zheng Q F,Li D F,et al. Exfoliation corrosion of ex￾truded 2024--T4 in the coastal environments in China. Corros Sci,2011,53( 8) : 2527 [12] Kermanidis A T,Petroyiannis P V,Pantelakis S G. Fatigue and damage tolerance behaviour of corroded 2024 T351 aircraft alumi￾num alloy. Theor Appl Fract Mech,2005,43( 1) : 121 [13] Lacroix L,Blanc C,Pebere N,et al. Simulating the galvanic coupling between S--Al2 CuMg phase particles and the matrix of 2024 aerospace aluminum alloy. Corros Sci,2012,64: 213 [14] Burns J T,Larsen J M,Gangloff R P. Driving forces for local￾ized corrosion-to-fatigue crack transition in Al-- Zn-- Mg-- Cu. Fatigue Fract Eng Mater Struct,2011,34( 10) : 745 [15] Sheng H,Dong C F,Xiao K,et al. Anodic dissolution of a crack tip at AA2024--T351 in 3. 5 wt% NaCl solution. Int J Miner Metall Mater,2012,19( 10) : 939 [16] Pidaparti R M,Patel R R. Correlation between corrosion pits and stresses in Al alloys. Mater Lett,2008,62( 30) : 4497 · 945 ·

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