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题目:LF6M铝镁合金海水腐蚀性能退化行为及机理研究

关键词:LF6M铝镁合金;加速试验;性能退化;电化学特性;腐蚀机理

  摘要


LF6M铝合金属于Al-Mg系合金,材料密度小,塑性好,易加工,具有高比强度,高比刚度,能充分满足产品高度集成化、轻薄化、微型化、抗摔撞及电磁屏蔽和散热的要求,因此,被广泛应用于航空、航天、船舶、兵器、核工业等领域。然而,在海洋环境中,LF6M铝镁合金经常出现点腐蚀、鼓泡、剥层腐蚀等现象。腐蚀的发生不仅影响装备和产品的外观,而且对材料自身的性能产生较大的损害,甚至威胁到整个产品或装备的安全性,影响其寿命。本文旨在对LF6M铝镁合金海水腐蚀规律和机理进行研究,为有效地减缓或预防腐蚀的发生提供理论依据。

基于铝合金在海洋环境中腐蚀的影响因素,结合相关文献所述海水腐蚀的特点,以及加速试验与自然环境试验的相关性要求,设计LF6M铝镁合金加速海水腐蚀试验。根据实际使用情况设定加速试验的基本试验条件:温度为40℃、试验介质为天然海水。参照ASTMG66-80(ASSET)标准,选择双氧水作为本试验的加速剂,并通过试验确定加速剂浓度为0.05mol/L。

对LF6M铝镁合金进行不同周期的加速海水腐蚀试验,测量其由于腐蚀而导致的质量损失,从而得到腐蚀失重曲线。对腐蚀失重进行回归分析,结果证明,LF6M铝镁合金加速海水腐蚀的动力学退化规律服从幂函数回归。

利用拉伸试验机、疲劳试验机测试经过加速海水腐蚀不同周期的LF6M铝镁合金试样,借助断口分析,研究其力学性能和疲劳寿命随海水腐蚀的变化规律。结果表明,其抗拉强度和屈服强度均逐渐下降,抗拉强度下降程度服从幂函数回归,屈服强度下降程度呈现指数函数回归模型;疲劳寿命对海水预腐蚀很敏感,但是对海水预腐蚀时间的长短不敏感。

为进一步解释腐蚀动力学规律的内在机理及LF6M铝镁合金海水腐蚀过程的化学反应,测试腐蚀不同周期铝镁合金电化学阻抗谱和极化曲线,并进行拟合,计算得出相关参数。采用扫描电子显微镜、金相显微镜、X射线能谱仪等观察表面形貌、分析产物成分,结果表明,LF6M铝镁合金在海水中腐蚀的主要原因为:第二相析出、元素分布不均匀和的侵入。