● 摘要
2XXX和7XXX高强铝合金是应用广泛的航空金属结构材料，板材作为铝合金最常见的使用形式之一更是被广泛地用在飞机结构件上，但是在沿海高温高湿高盐分环境中，铝合金极易发生腐蚀损伤以及应力腐蚀断裂等现象，对飞机的安全性能造成极大影响。因此，本文研究了高强铝合金板材在3.5% NaCl溶液中的腐蚀及应力腐蚀开裂行为，具有非常重要的理论和工程实践意义。
本文以典型航空高强铝合金2024铝合金、2050铝合金与7475铝合金板材为研究对象，研究了在典型腐蚀介质3.5% NaCl溶液中的腐蚀形貌、腐蚀坑深度和开口面积、腐蚀产物以及应力腐蚀开裂敏感性等，重点考察了腐蚀坑扩展的微观特征，探索了高强铝合金薄板应力腐蚀开裂的试验方法。研究结果表明：
在室温下3.5% NaCl溶液中，2024、2050与7475三种铝合金板材中2024铝合金的耐蚀性最好，240h后腐蚀坑深度最小约33μm，腐蚀坑开口面积也最小约0.004 mm2，2050铝合金耐蚀性最差，240h后点蚀坑深度约128μm，点蚀坑开口面积约0.4 mm2。在同样条件下，7475铝合金板材带包铝试样与无包铝试样的腐蚀行为差异较大：带包铝试样的腐蚀坑深度48h即达到最大值65μm，未能穿透包铝层，48h后腐蚀坑横向扩展合并形成大腐蚀坑，导致开口面积大幅增加，而无包铝试样腐蚀坑纵向扩展趋势较明显，240h后最大腐蚀坑深度约80μm，电化学测试结果表明造成这种差异的原因是包铝层与铝合金基体结合处的耐蚀性比包铝层好，导致包铝层优先腐蚀。
使用自行设计的楔形块夹具及配套试验装置对不同厚度与取向的2024铝合金薄板试样进行应力腐蚀开裂试验，得到了裂纹长度随时间的变化规律及应力腐蚀开裂门槛值KISCC。其中6mm厚S-T方向的试样应力腐蚀敏感性最大，3mm厚S-T方向的试样应力腐蚀敏感性最小，且存在一个临界试样厚度，大于此厚度时2024铝合金的应力腐蚀敏感性随试样厚度增加而减小，小于此厚度时2024铝合金的应力腐蚀敏感性随试样厚度增加而增大。2024铝合金薄板试样的应力腐蚀断口沿裂纹扩展方向分为预制裂纹、应力腐蚀与机械瞬断三个区域，其中预制裂纹区的腐蚀程度最严重，腐蚀产物成分为Al(OH)3与Al2O3，呈块状或粒状存在。