您当前的位置：检测资讯 > 科研开发
嘉峪检测网 2020-05-26 17:47
海洋大气环境暴露试验
关键词：铝合金、表面形貌、电化学阻抗
编者说：
应用于飞机典型结构部位的2A97铝合金具有比强度高、刚度高、韧性好等特点，但由于飞机在热带海洋大气环境条件中长期服役，铝合金结构及表面防护体系的腐蚀失效问题受到广泛关注。
以硫酸阳极化2A97铝合金搅拌摩擦焊对接结构试样件为研究对象，在某热带岛礁开展户外暴露试验，通过宏观形貌、微观形貌、成分分析、电化学阻抗分析等方法，初期的变化规律与腐蚀失效行为是怎样的？
硫酸阳极氧化是一种目前普遍采用的铝合金表面处理方法，可使铝合金在酸性条件下形成一层致密的氧化膜层，从而起到阻挡外界腐蚀介质接触铝合金基材的作用。国内外一些相关研究表明铝合金阳极氧化膜的性质在很大程度上受合金显微组织的影响。铝合金硫酸阳极氧化膜在形成的同时又不断溶解，在膜层中造成了一定的孔隙，成为外界腐蚀介质进入膜层内部的微小通道。现有研究报道主要是关注阳极氧化工艺参数的筛选，以及阳极氧化膜孔形貌特征变化分析等方面。而本文主要研究其在某岛礁海洋大气环境自然暴露初期的变化规律与腐蚀失效行为。
一、材料和测试仪器
材料和试样形式
试样基体材料为2A97铝合金，其化学成分（质量分数/%）如下：Li 0.9~2.5，Fe 0.15~0.2，Si 0.15~0.2，Cu 2.0~3.2，其他≤0.05，Al余量。采用搅拌摩擦焊制备成对接试样，主轴转速为约600r/min，主轴旋转方向为逆时针，焊接速度约为160mm/min。随后以硫酸阳极化作为表面处理方式，制备成规格为50×110×1.2mm的试样，试样尺寸及结构形式如下图所示。
焊接后样品的宏观照片如下图所示。
试验研究过程使用的主要仪器和设备情况如下表所示。
| 仪器名称 | 型号 | 厂家 |
| 数码相机 | Nikon D50 | Nikon |
| 视频显微镜 | VHX 100 | Keyence |
| 三角度光泽仪 | micro-TRI-gloss | BYK-Gardner |
| 色差仪 | Spectro-guide 45°/0° | BYK-Gardner |
| 恒电位仪 | M273A | Ametec |
| 环境扫描电镜 | QUANTA 600 | FEI |
| 能谱仪 | X-max | Oxford |
二、试验过程
自然暴露试验
| Average annual | Average annual | Average annua能谱仪 | Average annual |
|
temperature （°C） |
relative-humidit y（%） |
l radiation intensity （W/m2） |
wind speed （m/s） |
| 27.7 | 80.1 | 54.4 | 6.7 |
外观记录
微观形貌分析
SEM和EDS
电化学阻抗（EIS）测试
三、结果与讨论
外观变化分析
表面形貌及成分变化分析
上图为2A97铝合金搅拌摩擦焊对接件硫酸阳极化户外暴露试样的光学微观照片（放大500倍）。
电化学行为分析
四、结论
1）2A97铝合金硫酸阳极化搅拌摩擦焊对接试样在热带岛礁大气环境暴露初期热影响区局部区域孔隙和缺陷增加，成为杂质元素的聚集区。
3）2A97铝合金硫酸阳极化搅拌摩擦焊对接试样在热带岛礁大气环境中可能存在的腐蚀失效模式主要为母材区的点蚀、热影响区的剥蚀以及焊核缝隙区的缝隙腐蚀。
作者简介：潘峤（1988—），男，湖北人，硕士，工程师，主要研究方向为腐蚀与防护，材料学。
来源：环境技术
