吴建山等：加载方向对A-Z-Mg合金型材应力腐蚀开裂行为的影响 ·353· b a2 3 图3A-Z-Mg合金的扫描照片.(a)L6面：(b)T-S面 Fig.3 SEM images of the Al-Zn-Mg alloy:(a)L8:(b)T-$ 表2图3的第二相能谱分析结果（质量分数） Table 2 EDS analysis results of second-phase particles shown in Fig.3 % Fg3位置 Ms Si Cr Mn Fe Cu Zn 其他 0.24 67.65 3.96 1.43 5.20 20.43 1.11 0.00 2 0.44 72.47 3.46 1.02 3.60 16.33 0.50 1.85 0.33 a3 1.52 92.35 0.53 4.66 0.94 a4 1.40 93.71 0.71 0.28 4.16 0.00 bl 0.08 65.79 4.59 1.37 4.36 21.92 1.90 0.00 b2 0.56 73.20 2.91 0.77 3.30 16.41 0.04 2.15 0.66 b3 1.19 93.58 0.04 4.21 0.98 b4 1.51 92.29 0.34 0.32 0.67 4.54 0.33 进程. 和再结晶分布特征进行统计分析，定义取向差大于 对Al-Zn一Mg合金使用透射电镜观察拍摄，结 7.5°，且无明显小角度晶界的组织为再结晶组织. 果见图4.合金晶内析出相尺寸较大，晶界析出相形 如图6所示，TS面的平均晶粒尺寸相对细小，平均 状为棒状，呈断续分布且明显粗化，晶界析出相尺寸 晶粒尺寸只有3.40μm.由于在挤压过程当中，晶粒 约为220nm,晶界析出相的间距可达600nm以上， 主要沿纵向被拉长，变形程度亦较大，其再结晶程度 但晶界无沉淀析出带(PFZ)不明显.铝基体00] 达到71.74%，再结晶组织对应力腐蚀有较高的敏 晶带轴的电子衍射结果如图4（©）所示，表明有 感性0.此外TS面上的晶粒颜色相近，说明晶 m相. 粒间的取向差较小，但LS面上的晶粒取向差异较 2.2电化学分析 大，统计其大角度晶界占比，L-S面为63.81%，TS 图5为Al-Zn一Mg合金型材不同横截面、纵截 面为57.42%，L-S的大角度晶界较多.而应力腐蚀 面试样在50℃，质量分数3.5%NaCl溶液中进行动 裂纹常起源于晶粒取向差较大和晶界能较高的大角 电位极化曲线测试，结果如图5所示，对应的电化学 度晶界，说明在相同的实验条件下，LS面更容易产 参数见表3.从图5和表3可以看出，TS面自腐蚀 生应力腐蚀裂纹 电位(E)为-0.912V,腐蚀电流密度(1m)为 2.4恒载荷应力腐蚀试验结果 0.219mA·cm-2,而L-S面的自腐蚀电位(Em)为 -0.906V,腐蚀电流密度(1)为0.980mA·cm2; 恒载荷拉伸应力腐蚀结果，如表4所示，可以得 从上述结果可知，Al-Zn-Mg合金型材的自腐蚀电 知Al-Zn-Mg合金型材在50℃/3.5%NaCl溶液中 位相近，而LS面的腐蚀电流密度是TS面的近5 加载225MPa,纵向试样加载360h均未发生断裂， 倍，这与上文分析结果相符，根据电化学理论可知， 而横向试样315h左右便发生完全破断，说明在相 沿纵向发生腐蚀的速度更快. 同的实验条件下横向试样的应力腐蚀敏感性较高. 2.3微区取向分析 对实验周期内未破裂的纵向试样，用万能试验机 采用CHANNEL5软件对不同取向的晶粒尺寸 测其剩余强度，纵向试样测得的剩余强度分别为吴建山等: 加载方向对 Al--Zn--Mg 合金型材应力腐蚀开裂行为的影响 图 3 Al--Zn--Mg 合金的扫描照片． ( a) L-S 面; ( b) T-S 面 Fig． 3 SEM images of the Al--Zn--Mg alloy: ( a) L-S; ( b) T-S 表 2 图 3 的第二相能谱分析结果( 质量分数) Table 2 EDS analysis results of second － phase particles shown in Fig． 3 % Fig. 3 位置 Mg Al Si Cr Mn Fe Cu Zn 其他 a1 0. 24 67. 65 3. 96 1. 43 5. 20 20. 43 — 1. 11 0. 00 a2 0. 44 72. 47 3. 46 1. 02 3. 60 16. 33 0. 50 1. 85 0. 33 a3 1. 52 92. 35 — — — — 0. 53 4. 66 0. 94 a4 1. 40 93. 71 0. 71 — — 0. 28 — 4. 16 0. 00 b1 0. 08 65. 79 4. 59 1. 37 4. 36 21. 92 — 1. 90 0. 00 b2 0. 56 73. 20 2. 91 0. 77 3. 30 16. 41 0. 04 2. 15 0. 66 b3 1. 19 93. 58 — — — — 0. 04 4. 21 0. 98 b4 1. 51 92. 29 — 0. 34 0. 32 — 0. 67 4. 54 0. 33 进程． 对 Al--Zn--Mg 合金使用透射电镜观察拍摄，结 果见图 4． 合金晶内析出相尺寸较大，晶界析出相形 状为棒状，呈断续分布且明显粗化，晶界析出相尺寸 约为 220 nm，晶界析出相的间距可达 600 nm 以上， 但晶界无沉淀析出带( PFZ) 不明显． 铝基体［100］ 晶带轴的电子衍射结果如图 4 ( c) 所 示，表 明 有 η 相． 2. 2 电化学分析 图 5 为 Al--Zn--Mg 合金型材不同横截面、纵截 面试样在 50 ℃，质量分数 3. 5% NaCl 溶液中进行动 电位极化曲线测试，结果如图 5 所示，对应的电化学 参数见表 3． 从图 5 和表 3 可以看出，T-S 面自腐蚀 电位( Ecorr ) 为 － 0. 912 V，腐蚀电流密度( Icorr ) 为 0. 219 mA·cm － 2，而 L-S 面的自腐蚀电位( Ecorr ) 为 － 0. 906 V，腐蚀电流密度( Icorr ) 为 0. 980 mA·cm － 2 ; 从上述结果可知，Al--Zn--Mg 合金型材的自腐蚀电 位相近，而 L-S 面的腐蚀电流密度是 T-S 面的近 5 倍，这与上文分析结果相符，根据电化学理论可知， 沿纵向发生腐蚀的速度更快． 2. 3 微区取向分析 采用 CHANNEL 5 软件对不同取向的晶粒尺寸 和再结晶分布特征进行统计分析，定义取向差大于 7. 5°，且无明显小角度晶界的组织为再结晶组织． 如图 6 所示，T-S 面的平均晶粒尺寸相对细小，平均 晶粒尺寸只有 3. 40 μm． 由于在挤压过程当中，晶粒 主要沿纵向被拉长，变形程度亦较大，其再结晶程度 达到 71. 74% ，再结晶组织对应力腐蚀有较高的敏 感性［20--22］． 此外 T-S 面上的晶粒颜色相近，说明晶 粒间的取向差较小，但 L-S 面上的晶粒取向差异较 大，统计其大角度晶界占比，L-S 面为 63. 81% ，T-S 面为 57. 42% ，L-S 的大角度晶界较多． 而应力腐蚀 裂纹常起源于晶粒取向差较大和晶界能较高的大角 度晶界，说明在相同的实验条件下，L-S 面更容易产 生应力腐蚀裂纹． 2. 4 恒载荷应力腐蚀试验结果 恒载荷拉伸应力腐蚀结果，如表 4 所示，可以得 知 Al--Zn--Mg 合金型材在 50 ℃ /3. 5% NaCl 溶液中 加载 225 MPa，纵向试样加载 360 h 均未发生断裂， 而横向试样 315 h 左右便发生完全破断，说明在相 同的实验条件下横向试样的应力腐蚀敏感性较高． 对实验周期内未破裂的纵向试样，用万能试验机 测其剩余强度，纵向试样测得的剩余强度分别为 · 353 ·