D0I:10.13374/i.issnl00113.2007.02.09 第29卷第2期 北京科技大学学报 Vol.29 No.2 2007年2月 Journal of University of Science and Technology Beijing Feh.2007 航空AICu一Mg合金剥落腐蚀行为 杨胜)易丹青)钟利2)姚素娟3) 刘会群) 1)中南大学材料科学与工程学院，长沙4100832)东北轻合金有限公司，哈尔滨115001 3)中铝公司郑州研究院，郑州450041 摘要采用TEM,电化学等分析方法和手段，对在剥落腐蚀溶液中浸泡不同时间的A1Cm一Mg合金的剥蚀敏感性及电化 学阻抗(EI$)进行研究，分析剥落腐蚀的动力学过程。实验结果表明，2524一T4态合金具有良好的耐剥落腐蚀性能，高C含量 的第二相粒子是影响合金剥蚀行为的主要因素，合金浸泡2d后才可见明显的点蚀，浸泡4d后局部出现剥蚀现象.根据EIS 及S等效电路的拟合分析合金的剥蚀行为，发现其动力学过程主要由点蚀的诱导形成、点蚀发展及轻微的剥蚀形成三个阶 段组成，而腐蚀的界面反应依次经历氧化膜的溶解、表面腐蚀产物的形成、吸附及脱落的一系列过程. 关键词铝合金；剥落腐蚀；电化学阻抗：等效电路 分类号TG174.36 剥蚀是铝合金主要局部腐蚀类型之一，对铝合 如表1所示，热处理状态为自然时效 金强度、塑性、疲劳性能等可造成极大的损害，缩短 表1实验用2524合金化学成分分析（质量分数） 铝合金的使用寿命，剥落腐蚀实验能够较好地再现 Table 1 Chemical composition of the investigated 2524 alloy 航空铝合金在大气环境下的腐蚀失效形式，是研究 % 航空铝合金基体腐蚀行为的一个重要手段，评价剥 Cu Mg Mn Ti 落腐蚀的主要手段是通过肉眼目测进行定性判断， 4.0 1.4 0.6 0.06 0.06 0.02 这种方法因人而异存在较大差别，针对以上问题， 国内外学者采用电阻法、电化学噪声、交流阻抗等分 1.2实验方法 析手段对合金的剥蚀行为进行研究，其中交流阻抗 透射电镜观察试样经打磨和双喷电解减薄（电 由于能较为全面地反映腐蚀动力学过程及电极反应 解液为硝酸与甲醇质量比为1：2)，在H800透射电 的表面状态，而成为目前该领域研究的一种重要手 镜上观察，加速电压为200kV. 段 剥落腐蚀试样的制备：剥落腐蚀工作面依次经 ACu一Mg铝合金具有优良的室温强度、硬 砂纸打磨、抛光、丙酮除油、去离子水清洗；非工作面 度、断裂韧性及抗疲劳性，2524一T4态铝合金是目前 部分采用环氧树脂密封，腐蚀介质采用标准的EX- 断裂韧性和抗疲劳性能最为优异的航空A一Cu一Mg C0溶液(pH=0.4)4molL1NaCl+0.5molL-1 高强合金]，因此研究其腐蚀、腐蚀疲劳等问题 KNO3十0.1molL-1HN03,合金腐蚀面与腐蚀介 具有极为重要的意义，本文利用电化学阻抗的分析 质面容比为50cm2L-1. 方法对2524在EXC0溶液中的剥落腐蚀敏感性及 电化学阻抗测试，采用P1作为辅助电极，饱和 腐蚀动力学的微观过程进行研究，同时对该合金的 甘汞电极为参比电极的三电极体系，采用Solartron 剥蚀性能及剥蚀行为演变规律进行评价， 公司的$L/1287电化学综合测试仪测量浸泡不同 时间的合金电化学阻抗，测量选用的激励信号为幅 1实验 值5mV的正弦波，频率范围0.01~10000Hz,测试 1.1实验材料 结果，通过建立等效电路，应用Zview软件对其电化 实验用2524铝合金为2mm薄板，其化学成分 学阻抗谱进行拟合研究， 收稿日期：2006-09-28修回日期：2006-12-12 2结果与讨论 基金项目：国家“973”重点基础研究发展规划项目(No 2005CB623705) 2.1显微组织分析 作者简介：杨胜(1975一)，男，博士研究生：易丹青(1954一)，男， 2524合金透射照片如图1所示，晶内大量分布 教授，博士生导师 棒状的Al2 oCuMn3第二相粒子（图1(a),该粒子尺
航空 Al－Cu－Mg 合金剥落腐蚀行为 杨 胜1） 易丹青1） 钟 利2） 姚素娟13） 刘会群1） 1） 中南大学材料科学与工程学院长沙410083 2） 东北轻合金有限公司哈尔滨115001 3） 中铝公司郑州研究院郑州450041 摘 要 采用 T EM、电化学等分析方法和手段对在剥落腐蚀溶液中浸泡不同时间的 Al－Cu－Mg 合金的剥蚀敏感性及电化 学阻抗（EIS）进行研究分析剥落腐蚀的动力学过程．实验结果表明2524－T4态合金具有良好的耐剥落腐蚀性能高 Cu 含量 的第二相粒子是影响合金剥蚀行为的主要因素合金浸泡2d 后才可见明显的点蚀浸泡4d 后局部出现剥蚀现象．根据 EIS 及 EIS 等效电路的拟合分析合金的剥蚀行为发现其动力学过程主要由点蚀的诱导形成、点蚀发展及轻微的剥蚀形成三个阶 段组成而腐蚀的界面反应依次经历氧化膜的溶解、表面腐蚀产物的形成、吸附及脱落的一系列过程． 关键词 铝合金；剥落腐蚀；电化学阻抗；等效电路 分类号 TG174∙36 收稿日期：20060928 修回日期：20061212 基金 项 目： 国 家 “973” 重 点 基 础 研 究 发 展 规 划 项 目 （ No． 2005CB623705） 作者简介：杨 胜（1975－）男博士研究生；易丹青（1954－）男 教授博士生导师 剥蚀是铝合金主要局部腐蚀类型之一对铝合 金强度、塑性、疲劳性能等可造成极大的损害缩短 铝合金的使用寿命．剥落腐蚀实验能够较好地再现 航空铝合金在大气环境下的腐蚀失效形式是研究 航空铝合金基体腐蚀行为的一个重要手段．评价剥 落腐蚀的主要手段是通过肉眼目测进行定性判断 这种方法因人而异存在较大差别．针对以上问题 国内外学者采用电阻法、电化学噪声、交流阻抗等分 析手段对合金的剥蚀行为进行研究其中交流阻抗 由于能较为全面地反映腐蚀动力学过程及电极反应 的表面状态而成为目前该领域研究的一种重要手 段［1－5］． Al－Cu－Mg 铝合金具有优良的室温强度、硬 度、断裂韧性及抗疲劳性2524－T4态铝合金是目前 断裂韧性和抗疲劳性能最为优异的航空 Al－Cu－Mg 高强合金［6－9］．因此研究其腐蚀、腐蚀疲劳等问题 具有极为重要的意义．本文利用电化学阻抗的分析 方法对2524在 EXCO 溶液中的剥落腐蚀敏感性及 腐蚀动力学的微观过程进行研究同时对该合金的 剥蚀性能及剥蚀行为演变规律进行评价． 1 实验 1∙1 实验材料 实验用2524铝合金为2mm 薄板其化学成分 如表1所示热处理状态为自然时效． 表1 实验用2524合金化学成分分析（质量分数） Table1 Chemical composition of the investigated2524alloy ％ Cu Mg Mn Fe Si Ti 4∙0 1∙4 0∙6 0∙06 0∙06 0∙02 1∙2 实验方法 透射电镜观察试样经打磨和双喷电解减薄（电 解液为硝酸与甲醇质量比为1∶2）在 H800透射电 镜上观察加速电压为200kV． 剥落腐蚀试样的制备：剥落腐蚀工作面依次经 砂纸打磨、抛光、丙酮除油、去离子水清洗；非工作面 部分采用环氧树脂密封．腐蚀介质采用标准的 EXCO 溶液（pH＝0∙4）4mol·L －1 NaCl＋0∙5mol·L －1 KNO3＋0∙1mol·L －1 HNO3合金腐蚀面与腐蚀介 质面容比为50cm 2·L －1． 电化学阻抗测试采用 Pt 作为辅助电极饱和 甘汞电极为参比电极的三电极体系采用 Solartron 公司的 SL／1287电化学综合测试仪测量浸泡不同 时间的合金电化学阻抗．测量选用的激励信号为幅 值5mV 的正弦波频率范围0∙01～10000Hz．测试 结果通过建立等效电路应用 Zview 软件对其电化 学阻抗谱进行拟合研究． 2 结果与讨论 2∙1 显微组织分析 2524合金透射照片如图1所示晶内大量分布 棒状的 Al20CuMn3 第二相粒子（图1（a））该粒子尺 第29卷 第2期 2007年 2月 北 京 科 技 大 学 学 报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol．29No．2 Feb．2007 DOI:10．13374／j．issn1001－053x．2007．02．049
第2期 杨胜等：航空AC一Mg合金剥落腐蚀行为 217 寸在0.2~0.5m之间，同时晶内存在少量呈圆 现象，说明此时发生了剥蚀，根据标准评估此时为轻 形的粒子为富铁第二相粒子，在晶内未发现有细 微剥蚀EA, 小的析出相，图1(b)晶界处可以看到有棒状的 Al2oCuMn3. G) 20 um 20 um 图12524合金透射电镜照片.(a)晶内：(b)晶外 1204m1 120um1 Fig.1 TEMimages of 2524 aluminum alloy:(a)in a grain:(b) on boundary 图2不同浸蚀时间试样表面形貌照片·(a)3h:(b)1d(c)2d: 2.2剥落腐蚀程度的评定 (d)4d Fig.2 Photos of sample surfaces dipping after different intervals: 按照AST MC一34评级标准对合金剥落腐蚀程 (a3h:(b)1d:(c)2d:(d)4d 度进行评定，采用目测的方法对经不同浸泡时间的 试样的腐蚀等级进行评定，腐蚀等级评定结果如 2.3电化学阻抗分析 表2所示. 浸泡不同时间合金的典型电化学阻抗谱如图3 表2合金浸泡不同时间的剥落腐蚀等级评定 所示大致可分为三个阶段.在浸泡初始阶段，如 Table 2 Grades of 2524 aluminum alloy samples dipped for different 图3(a),阻抗谱由容抗和中低频的感抗组成，容抗 intervals 弧的半径较大，此时具有较高的阻抗模值，在表层氧 时间h 361224 4876 96 化膜的保护作用下，金属具有良好的抗腐蚀性能 等级 N P- EA 随着浸泡时间的延长，容抗弧的半径减小，阻抗模值 如图2所示，在浸泡腐蚀的初期阶段，合金具有 降低，说明溶液中H离子的存在使氧化膜发生溶 较好的耐腐蚀性能，浸泡3h后，合金表面未见点蚀 解，氧化膜保护作用降低，合金抗腐蚀能力下降，根 坑出现，浸泡1d后，合金表面在第二相粒子附近最 据文献报道4,10，在浸泡初期有钝化膜覆盖表面的 先出现轻微的点蚀，并随着浸泡时间的延长，点蚀的 金属表面，在钝化膜孔蚀诱导阶段产生感抗，而一旦 程度，不断加重，浸泡2d后，此时试样表面形成显 孔蚀形成并发展，则感抗弧消失，结合腐蚀形貌的 著的点蚀坑，同时表面形成一层较为疏松的腐蚀产 观察，此时未发生点蚀，此阶段对应的是诱导点蚀萌 物.浸泡4d后试样局部地区表面发生鼓泡和起皮 生过程 400 -20 -30 (a) ■l0min (b) *6h (c) ×72h 2h 024h 84h -300 ·4h +60h -20 ·96h -10 -200 ◆ )/Z)wI ◆ g -10 -100 静 口0 1006 100 200300400500 10 10 20 20 100 10 20 30 40 Re(ZM(R.cm-) Re(Z.cm2) Re(Z(.cm2) 图3不同浸蚀时间试样的ES图谱 Fig.3 EIS of the 2524 aluminum alloy samples dipping after different intervals
寸在0∙2～0∙5μm 之间同时晶内存在少量呈圆 形的粒子为富铁第二相粒子．在晶内未发现有细 小的析出相图 1（b） 晶界处可以看到有棒状的 Al20CuMn3． 图1 2524合金透射电镜照片．（a） 晶内；（b） 晶外 Fig．1 TEM images of2524aluminum alloy： （a） in a grain；（b） on boundary 2∙2 剥落腐蚀程度的评定 按照 AST MC－34评级标准对合金剥落腐蚀程 度进行评定采用目测的方法对经不同浸泡时间的 试样的腐蚀等级进行评定腐蚀等级评定结果如 表2所示． 表2 合金浸泡不同时间的剥落腐蚀等级评定 Table2 Grades of2524aluminum alloy samples dipped for different intervals 时间／h 3 6 12 24 48 76 96 等级 N P － P － P － P P ＋ EA 如图2所示在浸泡腐蚀的初期阶段合金具有 较好的耐腐蚀性能浸泡3h 后合金表面未见点蚀 坑出现．浸泡1d 后合金表面在第二相粒子附近最 先出现轻微的点蚀并随着浸泡时间的延长点蚀的 程度不断加重．浸泡2d 后此时试样表面形成显 著的点蚀坑同时表面形成一层较为疏松的腐蚀产 物．浸泡4d后试样局部地区表面发生鼓泡和起皮 现象说明此时发生了剥蚀根据标准评估此时为轻 微剥蚀 EA． 图2 不同浸蚀时间试样表面形貌照片．（a）3h；（b）1d；（c）2d； （d）4d Fig．2 Photos of sample surfaces dipping after different intervals： （a）3h；（b）1d；（c）2d；（d）4d 2∙3 电化学阻抗分析 浸泡不同时间合金的典型电化学阻抗谱如图3 所示大致可分为三个阶段．在浸泡初始阶段如 图3（a）阻抗谱由容抗和中低频的感抗组成容抗 弧的半径较大此时具有较高的阻抗模值在表层氧 化膜的保护作用下金属具有良好的抗腐蚀性能． 随着浸泡时间的延长容抗弧的半径减小阻抗模值 降低说明溶液中 H ＋离子的存在使氧化膜发生溶 解氧化膜保护作用降低合金抗腐蚀能力下降．根 据文献报道［410］在浸泡初期有钝化膜覆盖表面的 金属表面在钝化膜孔蚀诱导阶段产生感抗而一旦 孔蚀形成并发展则感抗弧消失．结合腐蚀形貌的 观察此时未发生点蚀此阶段对应的是诱导点蚀萌 生过程． 图3 不同浸蚀时间试样的 EIS 图谱 Fig．3 EIS of the2524aluminum alloy samples dipping after different intervals 第2期 杨 胜等： 航空 Al－Cu－Mg 合金剥落腐蚀行为 ·217·
.218 北京科技大学学报 第29卷 在浸泡腐蚀约6h以后，如图3(b),发现容抗弧 起电容增加 的半径变化不大，阻抗模值较低且较长时间保持相 500[(al 对的稳定，表明此时腐蚀反应速率较快，对应腐蚀形 250 貌的观察，此时合金处于点蚀的发展阶段，同时由于 表层腐蚀产物的吸附在中低频形成感抗弧， 在浸泡3d后，如图3(c),容抗弧的半径增加， 7 50 阻抗模值升高，感抗弧的半径增加，这主要由于基体 25 表面的腐蚀产物的吸附，并对腐蚀介质与金属基体 10 的反应起到了机械的阻碍作用，参照此时形貌的观 7.51 0 20 40 60 100 察，该阶段对应的是从点蚀向剥落腐蚀发展阶段， 时间小 根据电化学阻抗谱，设计对应的等效电路见 4.0o 图4，其中RL为溶液电阻，C为电极与液面的电 3.5 容，Rp为反应电阻，R为吸附电阻，L为表示吸附 3.0 状态的电感4.在交流阻抗谱的测试中，由于电极 0 表面状态，电解质溶液的导电状态等都会引起阻抗 谱中出现弥散效应，容抗弧和感抗弧会发生一定程 1.0 度的变形.为提高拟合的精度，采用了两个长相位 0.5 角元件CPE来分别替代电容和电感. 01224364860728496 ZCPE=Zo 1 时间h Gω)n 图5等效电路元件随时间变化图 其中，ZcPe为恒相位角元件的阻抗，w为角频率，j= Fig-5 Variation of the equivalent circuit element with time 一1，Zo及n为常数.当n=1时，为理想电容：当 在随后的2d的时间里，R。值升高，而C值从 n=一1时，为电感 3.55mFcm2降低到2.75mFcm-2,表明在此阶 段，由于溶液中腐蚀产物吸附的厚度增加，导致了 Rp值的升高和C:值的降低，抑制了腐蚀介质向金 KO 属基体的扩散过程，导致腐蚀速率的降低，但由于形 成的腐蚀产物吸附层较薄且较为疏松，导致对腐蚀 图4电化学阻抗的等效电路 Fig.4 Equivalent circuit of EIS 速率的影响程度并不严重，此时对应的腐蚀形貌处 于点蚀阶段， 等效电路的复合元件中，L作为溶液电阻，通 在浸泡腐蚀的中后期，R。值从13.8Ωcm2升 常可以忽略，Rd和L主要是反映吸附过程的元件， 高到30.62cm2,而Cad从2.75mFcm2降低到 R,和C是反映合金腐蚀反应的主要元件，为了更 1.77mFcm2.在这一阶段，由于表层腐蚀产物层 为准确地分析剥蚀过程动力学的微观过程，利用等 增厚导致腐蚀速率降低，腐蚀速率波动不大·对照 效电路对阻抗图谱进行拟合，获得R。和C随时间 形貌分析，此时金属基体处于严重点蚀向剥落腐蚀 的变化关系H) 发展阶段 如图5所示，在浸泡的最初的6h内，Rp值从 505.92cm2降低到17.66ncm2,这表明腐蚀反应 3结论 的速率加快，而Ca值从0.728mF·cm-2增大到 (1)2524一T4态铝合金具有较好耐剥落腐蚀性 1.40mFcm-2,说明腐蚀反应破坏了表层的氧化 能，浸泡2d后才出现明显的点蚀，4d后出现轻微的 膜，对应腐蚀形貌该阶段点蚀诱导阶段， 剥蚀现象， 从6h到36h左右，Rp值降低，但下降的幅度 (2)利用EIS特征及等效电路拟合将剥落腐蚀 不大，而Ca值则从1.40mF·cm-2增大到3.55 的动力学过程主要由点蚀的诱导形成，点蚀发展及 mFcm~2,表明该阶段界面腐蚀反应的速率较快， 轻微的剥蚀形成三个阶段组成， 造成电极表面更为粗糙，点蚀的程度进一步加重，引 (③)根据形貌观察，并结合对EIS等效电路的
在浸泡腐蚀约6h 以后如图3（b）发现容抗弧 的半径变化不大阻抗模值较低且较长时间保持相 对的稳定表明此时腐蚀反应速率较快对应腐蚀形 貌的观察此时合金处于点蚀的发展阶段同时由于 表层腐蚀产物的吸附在中低频形成感抗弧． 在浸泡3d 后如图3（c）容抗弧的半径增加 阻抗模值升高感抗弧的半径增加这主要由于基体 表面的腐蚀产物的吸附并对腐蚀介质与金属基体 的反应起到了机械的阻碍作用参照此时形貌的观 察该阶段对应的是从点蚀向剥落腐蚀发展阶段． 根据电化学阻抗谱设计对应的等效电路见 图4其中 RL 为溶液电阻Cd 为电极与液面的电 容Rp 为反应电阻Rad为吸附电阻L 为表示吸附 状态的电感［4］．在交流阻抗谱的测试中由于电极 表面状态电解质溶液的导电状态等都会引起阻抗 谱中出现弥散效应容抗弧和感抗弧会发生一定程 度的变形．为提高拟合的精度采用了两个长相位 角元件 CPE 来分别替代电容和电感． ZCPE＝Z0 1 （jω） n 其中ZCPE为恒相位角元件的阻抗ω为角频率j＝ －1Z0 及 n 为常数．当 n＝1时为理想电容；当 n＝－1时为电感． 图4 电化学阻抗的等效电路 Fig．4 Equivalent circuit of EIS 等效电路的复合元件中RL 作为溶液电阻通 常可以忽略Rad和 L 主要是反映吸附过程的元件 Rp 和 Cd 是反映合金腐蚀反应的主要元件．为了更 为准确地分析剥蚀过程动力学的微观过程利用等 效电路对阻抗图谱进行拟合获得 Rp 和 Cd 随时间 的变化关系［11－13］． 如图5所示在浸泡的最初的6h 内Rp 值从 505∙9Ω·cm 2 降低到17∙66Ω·cm 2这表明腐蚀反应 的速率加快而 Cd 值从0∙728mF·cm －2增大到 1∙40mF·cm －2说明腐蚀反应破坏了表层的氧化 膜对应腐蚀形貌该阶段点蚀诱导阶段． 从6h 到36h 左右Rp 值降低但下降的幅度 不大而 Cd 值则从 1∙40mF·cm －2增大到 3∙55 mF·cm －2表明该阶段界面腐蚀反应的速率较快 造成电极表面更为粗糙点蚀的程度进一步加重引 起电容增加． 图5 等效电路元件随时间变化图 Fig．5 Variation of the equivalent circuit element with time 在随后的2d 的时间里Rp 值升高而 Cd 值从 3∙55mF·cm －2降低到2∙75mF·cm －2表明在此阶 段由于溶液中腐蚀产物吸附的厚度增加导致了 Rp 值的升高和 Cd 值的降低抑制了腐蚀介质向金 属基体的扩散过程导致腐蚀速率的降低但由于形 成的腐蚀产物吸附层较薄且较为疏松导致对腐蚀 速率的影响程度并不严重．此时对应的腐蚀形貌处 于点蚀阶段． 在浸泡腐蚀的中后期Rp 值从13∙8Ω·cm 2 升 高到30∙6Ω·cm 2而 Cd 从2∙75mF·cm －2降低到 1∙77mF·cm －2．在这一阶段由于表层腐蚀产物层 增厚导致腐蚀速率降低腐蚀速率波动不大．对照 形貌分析此时金属基体处于严重点蚀向剥落腐蚀 发展阶段． 3 结论 （1）2524－T4态铝合金具有较好耐剥落腐蚀性 能浸泡2d 后才出现明显的点蚀4d 后出现轻微的 剥蚀现象． （2） 利用 EIS 特征及等效电路拟合将剥落腐蚀 的动力学过程主要由点蚀的诱导形成点蚀发展及 轻微的剥蚀形成三个阶段组成． （3） 根据形貌观察并结合对 EIS 等效电路的 ·218· 北 京 科 技 大 学 学 报 第29卷
第2期 杨胜等：航空AC一Mg合金剥落腐蚀行为 219. 高频容抗和中一低频感抗的分析，发现腐蚀的界面 luminum alloys for aerospace applications.Mater Sci Eng A.2000 过程依次经历氧化膜的溶解、表面腐蚀产物的形成、 (5):62 [8]Starke E A.Jr.Staleyt J T.Application of modern aluminum al- 吸附及脱落一系列过程， loys to aireraft.Prog Aerosp Sci.1996.32:131 参考文献 [9]ASTM.Standard test method for exfoliation corrosion susceptibil- ity in 2xxx and 7xxx series aluminum alloys (EXCO test).USA. [1]Hoffman M E,Hoffman P C.Corrosion and fatigue research 1985 structural issues and relevance to naval aviation.Int J Fatigue [10]Posada M,Murr L E,Niou C S.Exfoliation and related mi 2001,23(1):1 crostructures in 2024 aluminum body skins on aging aireraft [2]李劲风，曹发和，张昭，等.铝合金剥蚀敏感性及其定量研究方 Mater Charact.1997.38:259 法.中国腐蚀与防护学报，2004,24(1)：55 [11]Conde A.de Damborenea J.Electrochemical modeling of exfoli- [3]Li D.Hu Y L.Guo B L.Study on the evaluation of localized cor- ation corrosion behavior of 8090 alloy.Electrochem Acta.1998. rosion of 2024T3 aluminum alloy with EIS.Mater Sci Eng 43(8):849 2000,A280:173 [12]Conde A.de Damborenea J Evaluation of exfoliation suscepti- [4]曹楚南.腐蚀电化学.北京：化学工业出版社，1994：91 bility by means of the electrochemical impedance spectroscopy [5]Keddam M,kuntz C.Takenouti H.Exfoliation corrosion of alu- Corros Sci,2000,42.1363 minum alloys examined by electrode impedance.Electrochem Ac- [13]Cai C.Li J F.Zheng Z Q.Exfoliation corrosion susceptibility of ta,1997(1):87 8090 Al-Li alloy examined by electrochemical in dance pee- [6]Cassada W,Liu J,Taley J.Aluminum alloys for aircraft struc troscopy.Trans Nonferrous Met Soc China.2004.14(4):742 ture.Adv Mater Proc.2002(12):27 [7]Nakai M.Eto T.New aspects of development of high strength a Exfoliation corrosion behavior of Al-Cu Mg alloys for aerospace applications YANG Sheng,YI Danqing),ZHONG Li2),YAO Sujuan.3),LIU Huiqun) 1)Materials Science and Engineering School.Central South University,Changsha 410083,China 2)Northeast Light Alloy Incorporated Company.Harbin 115001.China 3)Zhengzhou Research Institute of Chalco.Zhengghou 450041,China ABSTRACI The exfoliation corrosion susceptibility and electrochemical impedance spectroscopy (EIS)of Al Cu Mg alloys with different corrosive grades were studied to analyze the dy namic process of exfoliation corrosion by TEM and electrochemical.The results show that 2524T4 aluminum alloy is good in exfoliation corrosion property,Cu rich particles are the main influence factor of exfoliation corrosion behavior of the alloy,pitting corrosion occurs after 2d and light exfoliation corrosion can be found after 4d.Using EIS and equivalent circuit to analyze the corrosion dynamic process,the corrosion process includes formation of pitting corrosion,develop- ment of pitting corrosion,and formation of exfoliation corrosion.The interface reaction in the corrosion process contains dissolution of oxide film,formation,adsorption and exfoliation of surface corrosion products. KEY WORDS aluminum alloy;exfoliation corrosion:EIS;equivalent circuit
高频容抗和中－低频感抗的分析发现腐蚀的界面 过程依次经历氧化膜的溶解、表面腐蚀产物的形成、 吸附及脱落一系列过程． 参 考 文 献 ［1］ Hoffman M EHoffman P C．Corrosion and fatigue research structural issues and relevance to naval aviation．Int J Fatigue 200123（1）：1 ［2］ 李劲风曹发和张昭等．铝合金剥蚀敏感性及其定量研究方 法．中国腐蚀与防护学报200424（1）：55 ［3］ Li DHu Y LGuo B L．Study on the evaluation of localized corrosion of 2024T3 aluminum alloy with EIS．Mater Sci Eng 2000A280：173 ［4］ 曹楚南．腐蚀电化学．北京：化学工业出版社1994：91 ［5］ Keddam Mkuntz CTakenouti H．Exfoliation corrosion of aluminum alloys examined by electrode impedance．Electrochem Acta1997（1）：87 ［6］ Cassada WLiu JTaley J．Aluminum alloys for aircraft structure．Adv Mater Proc2002（12）：27 ［7］ Nakai MEto T．New aspects of development of high strength aluminum alloys for aerospace applications．Mater Sci Eng A2000 （5）：62 ［8］ Starke E AJrStaleyt J T．Application of modern aluminum alloys to aircraft．Prog Aerosp Sci199632：131 ［9］ AST M．Standard test method for exfoliation corrosion susceptibility in2xxx and7xxx series aluminum alloys （EXCO test）．USA 1985 ［10］ Posada MMurr L ENiou C S．Exfoliation and related microstructures in 2024 aluminum body skins on aging aircraft． Mater Charact199738：259 ［11］ Conde Ade Damborenea J．Electrochemical modeling of exfoliation corrosion behavior of8090alloy．Electrochem Acta1998 43（8）：849 ［12］ Conde Ade Damborenea J．Evaluation of exfoliation susceptibility by means of the electrochemical impedance spectroscopy． Corros Sci200042：1363 ［13］ Cai CLi J FZheng Z Q．Exfoliation corrosion susceptibility of 8090AI－Li alloy examined by electrochemical in dance pectroscopy．Trans Nonferrous Met Soc China200414（4）：742 Exfoliation corrosion behavior of Al－Cu－Mg alloys for aerospace applications Y A NG Sheng 1）Y I Danqing 1）ZHONG L i 2）Y AO Sujuan 13）LIU Huiqun 1） 1） Materials Science and Engineering SchoolCentral South UniversityChangsha410083China 2） Northeast Light Alloy Incorporated CompanyHarbin115001China 3） Zhengzhou Research Institute of ChalcoZhengzhou450041China ABSTRACT The exfoliation corrosion susceptibility and electrochemical impedance spectroscopy （EIS） of Al－ Cu－Mg alloys with different corrosive grades were studied to analyze the dynamic process of exfoliation corrosion by TEM and electrochemical．The results show that 2524－T4aluminum alloy is good in exfoliation corrosion propertyCu－rich particles are the main influence factor of exfoliation corrosion behavior of the alloypitting corrosion occurs after2d and light exfoliation corrosion can be found after4d．Using EIS and equivalent circuit to analyze the corrosion dynamic processthe corrosion process includes formation of pitting corrosiondevelopment of pitting corrosionand formation of exfoliation corrosion．The interface reaction in the corrosion process contains dissolution of oxide filmformationadsorption and exfoliation of surface corrosion products． KEY WORDS aluminum alloy；exfoliation corrosion；EIS；equivalent circuit 第2期 杨 胜等： 航空 Al－Cu－Mg 合金剥落腐蚀行为 ·219·
