2014鋁合金晶間腐蝕的研究

許璐迪+涂景輝+王瑞楠+覃瑤+董立新

摘 要 本實(shí)驗(yàn)著重研究NaOH溶液在去除2014鋁合金試樣表面Al2O3過程中，對(duì)試樣晶間腐蝕的影響。NaOH溶液既能與Al2O3反應(yīng)，也可以與鋁反應(yīng)，當(dāng)用NaOH溶液清洗試樣時(shí)間過長時(shí)，試樣表面的鋁過多的與NaOH溶液反應(yīng)，使試樣表面凹凸不平，造成損傷，表面缺陷增多，從而加重試樣晶間腐蝕程度。故在研究2014鋁合金晶間腐蝕試驗(yàn)中應(yīng)減少NaOH溶液清洗的時(shí)間。

關(guān)鍵詞 2014鋁合金；NaOH溶液；晶間腐蝕

中圖分類號(hào)：TG292 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）07-0070-01

2014鋁合金屬于Al-Cu-Mg-Si系鋁合金，2014鋁合金屬于高強(qiáng)度的鋁合金，它具有較高的強(qiáng)度以及硬度，還具有較好的塑性和韌性。因而廣泛應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域，近幾年也廣泛用在高鐵的事業(yè)上。但是2014鋁合金熱處理后會(huì)出現(xiàn)不同程度的晶間腐蝕，大大限制了2014鋁合金的應(yīng)用。所以研究2014鋁合金的晶間腐蝕將會(huì)有非常大的工程意義。

1 實(shí)驗(yàn)假設(shè)和實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

本實(shí)驗(yàn)著重研究NaOH溶液在去除2014鋁合金試樣表面Al2O3過程中，對(duì)試樣晶間腐蝕的影響。在進(jìn)行鋁合金晶間腐蝕實(shí)驗(yàn)中，第一步需要用NaOH溶液去除試樣表面的Al2O3，以去除腐蝕過程中Al2O3對(duì)基體的保護(hù)作用。但是NaOH溶液既可以與表面的Al2O3反應(yīng)，2NaOH+Al2O3==2NaAlO2+HO2；也可以與基體的鋁反應(yīng)，2NaOH+2Al+2HO2==2NaAlO2+3H2。所以試樣在NaOH溶液中清洗的時(shí)間是一個(gè)需要研究的課題，清洗時(shí)間過長也許會(huì)使試樣表面的鋁過多的與NaOH溶液反應(yīng)，使試樣表面凹凸不平，造成損傷，表面缺陷增多，從而加重試樣晶間腐蝕程度。因此，我們進(jìn)行了NaOH溶液清洗2014鋁合金時(shí)間長短不同對(duì)晶間腐蝕程度的影響實(shí)驗(yàn)，以驗(yàn)證我們的假設(shè)。

2 實(shí)驗(yàn)器材和方法

2.1 實(shí)驗(yàn)裝置和試劑

裝置：金相顯微鏡，拋光機(jī)，恒溫設(shè)備。

試劑：10%的NaOH溶液，6.5%的HNO3溶液，10%的NaCl溶液。

2.2 實(shí)驗(yàn)材料

本實(shí)驗(yàn)用到的是2014鋁合金軋制板材，其化學(xué)成分見表1。我們將購買的板材切割成若干個(gè)小塊，小試樣的形狀為母指大小的長方體，然后進(jìn)行表面細(xì)磨和拋光，備用。

2.3 實(shí)驗(yàn)方法

我們先對(duì)小試樣進(jìn)行了熱處理，經(jīng)過熱處理后的試樣會(huì)沿晶界產(chǎn)生析出物，其抗晶間腐蝕性能會(huì)下降，試樣容易沿著晶界腐蝕進(jìn)去。熱處理的工藝為：505℃*80 min固溶處理+水冷+160℃*12 h時(shí)效處理+200℃*15 min回歸處理+水冷+160℃*12 h時(shí)效處理。然后進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)，每組有6塊小試樣，第一組試樣進(jìn)行2分鐘的NaOH溶液浸泡清洗，第二組試樣進(jìn)行5分鐘的NaOH溶液浸泡清洗。取出試樣用水洗凈，再進(jìn)行6.5%的HNO3溶液短時(shí)間清洗，最后再用水洗凈后進(jìn)行晶間腐蝕實(shí)驗(yàn)，將所有試樣懸掛在10%的NaCl溶液中進(jìn)行水浴加熱，溫度維持在35℃，進(jìn)行12小時(shí)的晶間腐蝕[2]。最后進(jìn)行金相組織觀察，對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果和分析

3.1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

將兩組試樣分別進(jìn)行金相組織觀察，可明顯觀察到兩組試樣的晶間腐蝕程度有差別，第一組試樣進(jìn)行2分鐘的NaOH溶液浸泡清洗，其晶間腐蝕的深度較淺，數(shù)量也較少，表明晶間腐蝕程度低，圖1為較清晰的一張晶間腐蝕照片。第二組試樣進(jìn)行5分鐘的NaOH溶液浸泡清洗，其晶間腐蝕深度較深，數(shù)量有所增加，表明晶間腐蝕程度增加，圖2為較清晰的一張晶間腐蝕照片。

圖1 2014鋁合金NaOH溶液浸泡清洗2分鐘晶間腐蝕照片（100倍）

圖2 2014鋁合金NaOH溶液浸泡清洗5分鐘晶間腐蝕照片（100倍）

3.2 實(shí)驗(yàn)分析

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明用NaOH溶液浸泡清洗鋁合金5分鐘會(huì)明顯增大試樣的晶間腐蝕程度，其晶間腐蝕的深度增加，數(shù)量也增多了。表明在用NaOH溶液浸泡清洗的過程中，NaOH溶液確實(shí)與試樣基體的鋁發(fā)生反應(yīng)，并且時(shí)間過長，會(huì)使試樣表面凹凸不平，造成損傷，表面缺陷增多，從而加重了試樣的晶間腐蝕程度，使2014鋁合金的抗晶間腐蝕性能下降。我們總結(jié)出在進(jìn)行2014鋁合金晶間腐蝕試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)盡量減少NaOH溶液浸泡清洗鋁合金的時(shí)間，不超過2分鐘為宜以減弱NaOH溶液對(duì)試樣表面的損傷。

基金項(xiàng)目

西南交通大學(xué)大學(xué)生科研訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目資助。

研究課題：2014鋁合金回歸處理的組織與性能分析

項(xiàng)目編號(hào)：校級(jí)SRTP項(xiàng)目131002

參考文獻(xiàn)

[1]張永超，陳文思，李春宇，劉亮，董立新.時(shí)效處理對(duì)7A04鋁合金晶間腐蝕性能的影響[J].鋁加工，2013（1）：10-12.

作者簡介

許璐迪（1991-），男，漢族，河南靈寶人，西南交通大學(xué)本科三年級(jí)，材料科學(xué)與工程專業(yè)。endprint