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