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,1290 北京科技大学学报 第31卷 3.3回归加热速率对抗腐蚀性能的影响 3分析与讨论 TXXX铝合金的抗腐蚀性能与晶界区的组织状 3.1回归加热速率对时效组织的影响 态，即晶界析出相大小、分布及无沉淀析出带宽度等 在回归再时效处理过程中，预时效后的基体沉 密切相关，7050铝合金的晶界析出相主要为1相 淀相主要是弥散、细小的GP区和T相及少量的” 和？相，无沉淀析出带可近似看作纯铝，根据文 相.在回归过程中，这些GP区和门相将回溶或长 献[15]，处于腐蚀介质时，晶界析出相的电位为 大转变为相和7相，这种变化与GP区和7相的 一1.05V,无沉淀析出带为一0.85V,晶内基体的电 尺寸大小（小于或大于临界尺寸）及所处温度范围紧 位为一0.75V,可见晶界析出相电位最负，作为阳极 密相关.对7050合金来说，其GP区的溶解温度约 相，无沉淀析出带和基体为阴极相，三者构成一组多 为140℃4.在高速回归加热条件下，试样快速升 电极系统，根据阳极腐蚀理论，晶界析出相作为阳 温到回归温度，预时效析出的GP区和T相来不及 极而被溶解，如果晶界析出相为细小、连续的颗粒， 长大，在回归阶段，大量的G区和T相回溶，残留 则形成连续的腐蚀通道，很容易产生晶间腐蚀，反之 的GP区和T相较少，导致再时效析出第2相的核 则抗晶间腐蚀能力提高；晶间析出相与无沉淀析出 心减少，第2相析出缓慢，晶界和晶内析出相细小， 带之间的电位差小于晶间析出相与基体之间的电位 无沉淀析出带较窄；在低速回归加热条件下，试样在 差，所以无沉淀析出带宽化有利于缓解晶间腐蚀 140℃温度以下范围保持较长时间，在这个时间里 在本实验研究中，在顾及合金综合力学性能的 预时效析出的GP区和T相逐渐长大，进而分别转 情况下，只有中速加热条件下才能获得最充分的回 化为T相和1相，在回归阶段，GP区和T相回溶的 归再时效，高速加热条件下次之，低速加热条件下最 数量较高速加热条件下大大减少，主要是门相和” 差，致使其实际的回归再时效组织如图4所示，即中 速的晶界析出相最粗，最不连续，无沉淀析出带最 相的继续长大和粗化，在再时效阶段这一过程进一 宽，高速的次之，低速的晶界析出相为多排平行分 步强化，使得再时效组织的晶界和晶内析出相粗大， 布，且几乎呈连续状，无沉淀析出带很窄，这种结构 无沉淀析出带较宽；在中速加热条件下，预时效析出 对腐蚀有很高的敏感性16].所以中速的抗晶间腐 的GP区和T相在升温过程中一部分逐渐长大转化 蚀能力最好，高速次之，低速最差， 为相和”相，另一部分则回溶，使得其组织状态介 根据氢脆理论，晶界析出相是H原子的陷阱， 于高速和低速加热条件下的组织状态之间.可见， 当晶界析出相的尺寸大于临界尺寸（约20nm)时为 在相同的回归时间下，随回归加热速率降低再时效 H原子的不可逆陷阱；反之，为可逆陷阱.如前所 组织中的晶界和晶内析出相越粗大，无沉淀析出带 述，中速的晶界析出相最粗(41~60nm),高速的次 越宽，从图3中可以清楚地看出这种回归加热速率 之(17~50nm),低速的最细(14~34nm),因此，在 对再时效组织状态影响的变化， 中速加热条件下晶界析出相成为H原子的不可逆 3.2回归加热速率对合金电导率的影响 陷阱，使H原子结合成H分子溢出，将H原子浓度 通过对回归加热速率对时效组织的影响的分析 降低到临界浓度以下，提高了合金的抗应力腐蚀性 可以知道，当回归时间相同时，回归加热速率越低， 能；而低速加热条件下晶界析出相大部分成为H原 时效越充分，基体固溶度越低，合金电导率越高，从 子的可逆陷阱，增加了裂纹前沿的H浓度，使合金 图1(b)可看出这种变化.然而，如前所述在顾及合 的抗应力腐蚀性能降低；在高速加热条件下合金的 金综合力学性能的情况下，高、中和低三种回归加热 抗应力腐蚀性能介于这两者之间，图2和表4所示 速率下的实际回归时间是不同的，分别为30,60和 实验结果充分说明了这一点 1min,三种情况下电导率达到38%IACS所需要的 回归时间分别为90,20和12min:由此可见，对高 4结论 速加热而言，回归时间缩短了60min,缩短比例达 (1)回归再时效处理过程中回归加热速率对 200%,回归不充分，电导率较低；对低速加热来说， 7050铝合金的组织与抗腐蚀性能有显著的影响，在 回归时间缩短了11min,缩短比例高达1100%，回 顾及合金的综合力学性能的情况下，以57℃min1 归更加不充分，电导率更低；但在中速加热条件下， 回归加热速率加热比以340℃·mim1和4.3℃. 回归时间延长了40min,回归非常充分，因此电导率 min回归加热速率加热合金具有更好的抗腐蚀 最高，表3所示实验结果充分说明了这一点， 性能3 分析与讨论 3∙1 回归加热速率对时效组织的影响 在回归再时效处理过程中预时效后的基体沉 淀相主要是弥散、细小的 GP 区和η′相及少量的η 相．在回归过程中这些 GP 区和η′相将回溶或长 大转变为η′相和η相这种变化与 GP 区和η′相的 尺寸大小（小于或大于临界尺寸）及所处温度范围紧 密相关．对7050合金来说其 GP 区的溶解温度约 为140℃［14］．在高速回归加热条件下试样快速升 温到回归温度预时效析出的 GP 区和η′相来不及 长大在回归阶段大量的 GP 区和η′相回溶残留 的 GP 区和η′相较少导致再时效析出第2相的核 心减少第2相析出缓慢晶界和晶内析出相细小 无沉淀析出带较窄；在低速回归加热条件下试样在 140℃温度以下范围保持较长时间在这个时间里 预时效析出的 GP 区和η′相逐渐长大进而分别转 化为η′相和η相在回归阶段GP 区和η′相回溶的 数量较高速加热条件下大大减少主要是η′相和η 相的继续长大和粗化在再时效阶段这一过程进一 步强化使得再时效组织的晶界和晶内析出相粗大 无沉淀析出带较宽；在中速加热条件下预时效析出 的 GP 区和η′相在升温过程中一部分逐渐长大转化 为η′相和η相另一部分则回溶使得其组织状态介 于高速和低速加热条件下的组织状态之间．可见 在相同的回归时间下随回归加热速率降低再时效 组织中的晶界和晶内析出相越粗大无沉淀析出带 越宽．从图3中可以清楚地看出这种回归加热速率 对再时效组织状态影响的变化． 3∙2 回归加热速率对合金电导率的影响 通过对回归加热速率对时效组织的影响的分析 可以知道当回归时间相同时回归加热速率越低 时效越充分基体固溶度越低合金电导率越高从 图1（b）可看出这种变化．然而如前所述在顾及合 金综合力学性能的情况下高、中和低三种回归加热 速率下的实际回归时间是不同的分别为3060和 1min三种情况下电导率达到38％ IACS 所需要的 回归时间分别为9020和12min．由此可见对高 速加热而言回归时间缩短了60min缩短比例达 200％回归不充分电导率较低；对低速加热来说 回归时间缩短了11min缩短比例高达1100％回 归更加不充分电导率更低；但在中速加热条件下 回归时间延长了40min回归非常充分因此电导率 最高．表3所示实验结果充分说明了这一点． 3∙3 回归加热速率对抗腐蚀性能的影响 7XXX 铝合金的抗腐蚀性能与晶界区的组织状 态即晶界析出相大小、分布及无沉淀析出带宽度等 密切相关．7050铝合金的晶界析出相主要为η′相 和η相无沉淀析出带可近似看作纯铝．根据文 献［15］处于腐蚀介质时晶界析出相的电位为 －1∙05V无沉淀析出带为－0∙85V晶内基体的电 位为－0∙75V可见晶界析出相电位最负作为阳极 相无沉淀析出带和基体为阴极相三者构成一组多 电极系统．根据阳极腐蚀理论晶界析出相作为阳 极而被溶解如果晶界析出相为细小、连续的颗粒 则形成连续的腐蚀通道很容易产生晶间腐蚀反之 则抗晶间腐蚀能力提高；晶间析出相与无沉淀析出 带之间的电位差小于晶间析出相与基体之间的电位 差所以无沉淀析出带宽化有利于缓解晶间腐蚀． 在本实验研究中在顾及合金综合力学性能的 情况下只有中速加热条件下才能获得最充分的回 归再时效高速加热条件下次之低速加热条件下最 差致使其实际的回归再时效组织如图4所示即中 速的晶界析出相最粗最不连续无沉淀析出带最 宽高速的次之低速的晶界析出相为多排平行分 布且几乎呈连续状无沉淀析出带很窄这种结构 对腐蚀有很高的敏感性［16］．所以中速的抗晶间腐 蚀能力最好高速次之低速最差． 根据氢脆理论晶界析出相是 H 原子的陷阱 当晶界析出相的尺寸大于临界尺寸（约20nm）时为 H 原子的不可逆陷阱；反之为可逆陷阱．如前所 述中速的晶界析出相最粗（41～60nm）高速的次 之（17～50nm）低速的最细（14～34nm）．因此在 中速加热条件下晶界析出相成为 H 原子的不可逆 陷阱使 H 原子结合成 H 分子溢出将 H 原子浓度 降低到临界浓度以下提高了合金的抗应力腐蚀性 能；而低速加热条件下晶界析出相大部分成为 H 原 子的可逆陷阱增加了裂纹前沿的 H 浓度使合金 的抗应力腐蚀性能降低；在高速加热条件下合金的 抗应力腐蚀性能介于这两者之间．图2和表4所示 实验结果充分说明了这一点． 4 结论 （1） 回归再时效处理过程中回归加热速率对 7050铝合金的组织与抗腐蚀性能有显著的影响在 顾及合金的综合力学性能的情况下以57℃·min －1 回归加热速率加热比以340℃·min －1和4∙3℃· min －1回归加热速率加热合金具有更好的抗腐蚀 性能． ·1290· 北 京 科 技 大 学 学 报 第31卷