·1538· 工程科学学报，第39卷，第10期 基体试样分别在空气与质量分数3.5%NaCI溶液中 search of Al,Ni phase in Ni-7050 alloy.Rare Metal Mat Eng, 的断口形貌：图8(c)和(d)为微弧氧化试样分别在空 2013,42(1):6 气与3.5%NaC1溶液中的断口形貌.图8(a)到图(b) [4]Qiao JS.Yang M J.Xiao H,et al.Study on stress corrosion be- 中，可以看出，断口形貌由准解理与韧窝形貌转变为沿 havior of spray formed 7055 aluminum alloy.Mater Rev,2014,28 (5):93 晶与准解理特征，在这个过程中韧窝特征消失，材料的 (乔及森，杨敏杰，夏浩，等。喷射成形7055铝合金的应力腐 脆性是一直上升的过程，应力腐蚀开裂特征明显.图8 蚀性能研究.材料导报，2014,28(5)：93) (c)到图(d),可以看出，它们的断口特征均为韧窝加 [5]Li Z H,Xiong B Q,Zhang Y A,et al.Investigation on strength, 准解理面的组合，从断口特征的方面来看，微弧氧化试 toughness and microstructure of an Al-Zn-Mg-Cu alloy pre- 样明显抑制了试样的应力腐蚀开裂. stretched thick plate in various ageing tempers.Mater Process 根据应力腐蚀行为分析，阳极溶解导致裂纹萌生 Tech,2009,209(4):2021 [6]Li C,Dai S L,Zhang K,et al.Effect of stress on microstructure 与阳极溶解过程中生成的自由氢在裂纹尖端的偏聚共 and mechanical properties during age forming process of 7050 alu- 同导致应力腐蚀断裂，其中晶界是应力腐蚀裂纹扩展 minum alloy.Aeron Mater,2013,33(2):19 的首选通道2】.而当试样表面进行微弧氧化处理后， (李超，戴圣龙，张坤，等.应力对7050铝合金时效成形组织 由于膜层的腐蚀萌生反应阻力高，试样表面的演技溶 和性能的影响.航空材料学报，2013,33(2)：19) 解反应受到极大的抑制，反应速率降低约一个数量级， [7]Wang BB,Wang Z Y,Cao G W,et al.Localized corrosion of a- 这种状态直接导致应力腐蚀过程中的阳极溶解反应速 luminum alloy 2024 exposed to salt lake atmospheric environment in western China.Acta Metall Sin,2014,50(1):49 度直线下降：而溶解反应伴生的自由氢「H]的浓度也 (王彬彬，王振尧，曹公望，等.2024铝合金在中国西部盐湖 随之下降，这将使膜层在未破坏前应力腐蚀敏感性的 大气环境中的局部腐蚀行为.金属学报，2014,50(1)：49) 直接下降.而腐蚀裂纹出现后，膜层出现破坏，同样由 [8]Lee H,Kim Y,Jeong Y,et al.Effects of testing variables on 于膜层的具有绝缘性的特点，暴露的基体与未破坏的 stress corrosion cracking susceptibility of Al 2024-T351.Corros 膜层间难以形成小阳极大阴极的腐蚀原电池，而原始 S,2012,55:10 试样在腐蚀过程中会形成这一现象，最终导致原始试 [9]Fang H C,Chao H,Chen K H,et al.Microstructures,fracture 样的裂纹扩展速度远高于微弧氧化试样.综上，微弧 and localized corrosion behaviors of Al-Zn-Mg-Cu Alloy with Zr, Yb and Cr additions.Chin J Rare Met,2015,39(8):686 氧化膜层由于有效抑制了试样的阳极溶解与析氢反 (方华婵.巢宏，陈康华，等.Zr,Yb,Cr对A-Zn-Mg-Cu合 应，其应力腐蚀敏感性将会出现明显下降 金组织，断裂和局部腐蚀行为的影响.稀有金属，2015,39 3结论 (8):686) [10]Dursun T,Soutis C.Recent developments in advanced aireraft a- (1)7050铝合金微弧氧化膜层由表面疏松层与内 luminum alloys.Mater Des,2014,56:862 部致密层组成，表面疏松层主要由A山，O组成；膜层内 [11]Bahadori E,Javadpour S,Shariat M H,et al.Preparation and properties of ceramic Al,O coating as TBCs on MCrAly layer ap- 部致密层的1元素含量上升，由氧化铝与铝烧结 plied on Inconel alloy by cathodic plasma electrolytic deposition. 而成. Suf Coat Technol,2013.228(Suppl 1):S611 (2)微弧氧化膜层具有陶瓷特性，可以有效抑制 [12]Wang ZS,Sun Z H,Wang Q,et al.Performance of micro are 7050铝合金表面的腐蚀萌生，及明显降低腐蚀速率. oxidation coating of ZM6 cast magnesium alloy.I Mater Eng. (3)微弧氧化膜层有效抑制了试样的阳极溶解和 2015,43(10):55 析氢反应，其应力腐蚀敏感性显著下降 (王志申，孙志华，王强，等.ZM6铸造镁合金微弧氧化膜层 性能研究.材料工程，2015,43(10)：55) 参考文献 [13]Yang Y,Zhou LL.Improving corrosion resistance of friction stir welding joint of 7075 aluminum alloy by micro-arc oxidation.J [1]Song F X,Zhang X M,Liu S D,et al.Effect of aging on corro- Mater Sci Technol,2014,30(12):1251 sion resistance of 7050 aluminum alloy pre-stretching plate.Chin J [14]Zhuang J J,Guo Y Q,Xiang N,et al.A study on microstructure Nonferrous Met,2013,23(3):645 and corrosion resistance of Zr0,-containing PEO coatings formed (宋丰轩，张新明，刘胜胆，等.时效对7050铝合金预拉伸板 on AZ31 Mg alloy in phosphate-based electrolyte.Appl Surf Sci, 抗腐蚀性能的影响.中国有色金属学报，2013,23(3)：645) 2015,357:1463 [QiX,Song R G.Qi WJ,et al.Influence of pH values on passive [15]Li W Y,Jiang RR,Huang C J,et al.Effect of cold sprayed Al film-induced stress and susceptibility to stress corrosion cracking in coating on mechanical property and corrosion behavior of friction 7050 aluminum alloy.J Mater Eng,2016.44(5):86 stir welded AA2024-T351 joint.Mater Des,2015,65:757 (祁星，宋仁国，祁文娟，等.pH值对7050铝合金膜致应力 [16]Yan J K,Tang W X,Ni E X,et al.Effect of oxidation time on 和应力腐蚀敏感性的影响.材料工程，2016,44(5)：86) structure and corrosion resistance of micro-arc oxidation film on [3]Gao P,Zhou TT,Xu X Q,et al.Refinement mechanism re Ti6Al4V alloy.Heat Treat Met,2015,40(10):86工程科学学报,第 39 卷,第 10 期 基体试样分别在空气与质量分数 3郾 5% NaCl 溶液中 的断口形貌;图 8(c)和( d)为微弧氧化试样分别在空 气与 3郾 5% NaCl 溶液中的断口形貌. 图 8(a)到图(b) 中,可以看出,断口形貌由准解理与韧窝形貌转变为沿 晶与准解理特征,在这个过程中韧窝特征消失,材料的 脆性是一直上升的过程,应力腐蚀开裂特征明显. 图 8 (c)到图( d),可以看出,它们的断口特征均为韧窝加 准解理面的组合,从断口特征的方面来看,微弧氧化试 样明显抑制了试样的应力腐蚀开裂. 根据应力腐蚀行为分析,阳极溶解导致裂纹萌生 与阳极溶解过程中生成的自由氢在裂纹尖端的偏聚共 同导致应力腐蚀断裂,其中晶界是应力腐蚀裂纹扩展 的首选通道[24] . 而当试样表面进行微弧氧化处理后, 由于膜层的腐蚀萌生反应阻力高,试样表面的演技溶 解反应受到极大的抑制,反应速率降低约一个数量级, 这种状态直接导致应力腐蚀过程中的阳极溶解反应速 度直线下降;而溶解反应伴生的自由氢[H]的浓度也 随之下降,这将使膜层在未破坏前应力腐蚀敏感性的 直接下降. 而腐蚀裂纹出现后,膜层出现破坏,同样由 于膜层的具有绝缘性的特点,暴露的基体与未破坏的 膜层间难以形成小阳极大阴极的腐蚀原电池,而原始 试样在腐蚀过程中会形成这一现象,最终导致原始试 样的裂纹扩展速度远高于微弧氧化试样. 综上,微弧 氧化膜层由于有效抑制了试样的阳极溶解与析氢反 应,其应力腐蚀敏感性将会出现明显下降. 3 结论 (1)7050 铝合金微弧氧化膜层由表面疏松层与内 部致密层组成,表面疏松层主要由 Al 2O3组成;膜层内 部致密层的 Al 元素含量上升,由氧化铝与铝烧结 而成. (2)微弧氧化膜层具有陶瓷特性,可以有效抑制 7050 铝合金表面的腐蚀萌生,及明显降低腐蚀速率. (3)微弧氧化膜层有效抑制了试样的阳极溶解和 析氢反应,其应力腐蚀敏感性显著下降. 参 考 文 献 [1] Song F X, Zhang X M, Liu S D, et al. Effect of aging on corro鄄 sion resistance of 7050 aluminum alloy pre鄄stretching plate. Chin J Nonferrous Met, 2013, 23(3): 645 (宋丰轩, 张新明, 刘胜胆, 等. 时效对 7050 铝合金预拉伸板 抗腐蚀性能的影响. 中国有色金属学报, 2013, 23(3): 645) [2] Qi X, Song R G, Qi W J, et al. Influence of pH values on passive film鄄induced stress and susceptibility to stress corrosion cracking in 7050 aluminum alloy. J Mater Eng, 2016, 44(5): 86 (祁星, 宋仁国, 祁文娟, 等. pH 值对 7050 铝合金膜致应力 和应力腐蚀敏感性的影响. 材料工程, 2016, 44(5): 86) [3] Gao P, Zhou T T, Xu X Q, et al. Refinement mechanism re鄄 search of Al3 Ni phase in Ni鄄鄄 7050 alloy. Rare Metal Mat Eng, 2013, 42(1): 6 [4] Qiao J S, Yang M J, Xiao H, et al. Study on stress corrosion be鄄 havior of spray formed 7055 aluminum alloy. Mater Rev, 2014, 28 (5): 93 (乔及森, 杨敏杰, 夏浩, 等. 喷射成形 7055 铝合金的应力腐 蚀性能研究. 材料导报, 2014, 28(5): 93) [5] Li Z H, Xiong B Q, Zhang Y A, et al. Investigation on strength, toughness and microstructure of an Al鄄鄄 Zn鄄鄄 Mg鄄鄄 Cu alloy pre鄄 stretched thick plate in various ageing tempers. J Mater Process Tech, 2009, 209(4): 2021 [6] Li C, Dai S L, Zhang K, et al. Effect of stress on microstructure and mechanical properties during age forming process of 7050 alu鄄 minum alloy. J Aeron Mater, 2013, 33(2): 19 (李超, 戴圣龙, 张坤, 等. 应力对 7050 铝合金时效成形组织 和性能的影响. 航空材料学报, 2013, 33(2): 19) [7] Wang B B, Wang Z Y, Cao G W, et al. Localized corrosion of a鄄 luminum alloy 2024 exposed to salt lake atmospheric environment in western China. Acta Metall Sin, 2014, 50(1): 49 (王彬彬, 王振尧, 曹公望, 等. 2024 铝合金在中国西部盐湖 大气环境中的局部腐蚀行为. 金属学报, 2014, 50(1): 49) [8] Lee H, Kim Y, Jeong Y, et al. Effects of testing variables on stress corrosion cracking susceptibility of Al 2024鄄鄄 T351. Corros Sci, 2012, 55: 10 [9] Fang H C, Chao H, Chen K H, et al. Microstructures,fracture and localized corrosion behaviors of Al鄄鄄Zn鄄鄄Mg鄄鄄Cu Alloy with Zr, Yb and Cr additions. Chin J Rare Met, 2015, 39(8): 686 (方华婵, 巢宏, 陈康华, 等. Zr, Yb, Cr 对 Al鄄鄄Zn鄄鄄Mg鄄鄄Cu 合 金组织、断裂和局部腐蚀行为的影响. 稀有金属, 2015, 39 (8): 686) [10] Dursun T, Soutis C. Recent developments in advanced aircraft a鄄 luminum alloys. Mater Des, 2014, 56: 862 [11] Bahadori E, Javadpour S, Shariat M H, et al. Preparation and properties of ceramic Al2O3 coating as TBCs on MCrAly layer ap鄄 plied on Inconel alloy by cathodic plasma electrolytic deposition. Surf Coat Technol, 2013, 228(Suppl 1): S611 [12] Wang Z S, Sun Z H, Wang Q, et al. Performance of micro arc oxidation coating of ZM6 cast magnesium alloy. J Mater Eng, 2015, 43(10): 55 (王志申, 孙志华, 王强, 等. ZM6 铸造镁合金微弧氧化膜层 性能研究. 材料工程, 2015, 43(10): 55) [13] Yang Y, Zhou L L. Improving corrosion resistance of friction stir welding joint of 7075 aluminum alloy by micro鄄arc oxidation. J Mater Sci Technol, 2014, 30(12): 1251 [14] Zhuang J J, Guo Y Q, Xiang N, et al. A study on microstructure and corrosion resistance of ZrO2 鄄containing PEO coatings formed on AZ31 Mg alloy in phosphate鄄based electrolyte. Appl Surf Sci, 2015, 357: 1463 [15] Li W Y, Jiang R R, Huang C J, et al. Effect of cold sprayed Al coating on mechanical property and corrosion behavior of friction stir welded AA2024鄄鄄T351 joint. Mater Des, 2015, 65: 757 [16] Yan J K, Tang W X, Ni E X, et al. Effect of oxidation time on structure and corrosion resistance of micro鄄arc oxidation film on Ti6Al4V alloy. Heat Treat Met, 2015, 40(10): 86 ·1538·