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 ·