Статус исследований теории коррозии под напряжением алюминиевых сплавов

После более чем столетия исследований в академических кругах до сих пор существуют разногласия относительно механизма, вызывающего ПКР. В настоящее время принятыми механизмами являются водородное растрескивание и анодное растворение.

1. Водородное растрескивание

С середины 1970-х годов многочисленные эксперименты показали, что КРН высокопрочного алюминиевого сплава 7-й серии относится к механизму водородного растрескивания. Теория считает, что: (1) водород мигрирует к границе зерна через дислокации и накапливается вблизи выделенной фазы, что значительно снижает прочность связи границы зерна, ослабляет границу зерна и вызывает межзеренное разрушение; (2) из-за накопления водорода в трещине. Образующееся давление водорода способствует разрушению сплава; (3) водород способствует деформации сплава и вызывает разрушение; (4) образовавшийся гидрид способствует разрушению сплава. Предлагаемый в настоящее время механизм водородного растрескивания в основном основывается на следующих теориях::

(а) Теория давления водорода: когда в металле имеется пересыщенный H, он будет объединяться в H2 при различных микроскопических дефектах. Это необратимая реакция при комнатной температуре, то есть H2 больше не будет разлагаться на H. При наличии дефекта H2. С увеличением концентрации увеличивается и давление водорода. Когда давление водорода превышает предел текучести, произойдет локальная пластическая деформация, которая приведет к разбуханию поверхности и образованию пузырьков водорода.

(б) Теория слабой связи: водород в металле уменьшает силу атомной связи. Когда концентрация локальных напряжений равна силе связи атомной связи, атомная связь разрывается и зарождаются микротрещины.

(в) Водород снижает теорию поверхностной энергии: водород уменьшает силу связи, неизбежно уменьшая при этом поверхностную энергию, и наоборот. Водород адсорбируется на внутренней поверхности металлической трещины, уменьшая поверхностную энергию, что приводит к критическому напряжению, необходимому для нестабильности и распространения трещины. Поскольку работа пластической деформации не рассматривается, она неприменима к металлическим материалам.

(d) Комплексный механизм растрескивания, вызванный водородом: этот механизм всесторонне учитывает роль водорода в содействии локальной пластической деформации, водорода в уменьшении силы атомной связи и давления водорода.

2, растворение анода

Теория анодного растворения [7~9] полагает, что непрерывное растворение анодного металла приводит к зарождению и распространению КРН-трещин, что приводит к разрушению структуры сплава. Основные положения теории анодного растворения КРЦ алюминиевого сплава заключаются в следующем.:

(1) Теория анодного канала: вдоль локального канала происходит коррозия и образуются трещины. Растягивающее напряжение перпендикулярно каналу, а концентрация напряжений создается на вершине локальной трещины. Существующий ранее анодный канал в алюминиевом сплаве отделяется от выделенной фазы на границах зерен и потенциала подложки. Разница вызвана разницей, и напряжение заставляет трещину раскрыться и обнажить свежую поверхность. В этом случае коррозия ускоряется по границе зерна.

(2) Теория растворения скольжения: на поверхности оксидной пленки алюминиевого сплава имеются локальные слабые места, где возникает SCC. Под действием напряжения часть матрицы сплава будет перемещаться по слипу и образовывать лестницу скольжения. Когда поверхностная пленка велика и не может деформироваться соответствующим образом при образовании скользящей лестницы, пленка разрывается и обнажает свежую поверхность, контактирует с агрессивной средой и происходит быстрое анодное растворение.

(3) Теория разрыва пленки: на поверхности металла в агрессивной среде образуется защитная пленка, вызванная стрессом или активными ионами. Обнаженная свежая поверхность и оставшаяся поверхностная пленка образуют небольшую анодную и большую катодную коррозионную батарею, в результате чего на свежей поверхности происходит анодное растворение.

3. Совместное действие растворения анода и водородного растрескивания

Анодное растворение и водородное растрескивание — это два разных понятия. Чистое анодное растворение можно предотвратить катодной защитой. При водородном растрескивании катодная поляризация имеет тенденцию способствовать растрескиванию. Некоторые системы основаны на анодном растворении, а некоторые основным является водородное крекинг. КРН алюминиевых сплавов часто включает в себя эти два процесса одновременно, и четко различить эти два явления на самом деле сложно.

Наджар и др. [10] установили, что КРН алюминиевого сплава 7050 в 3% растворе NaCl является результатом совместного действия анодного растворения и водородного растрескивания. Вначале из-за разности потенциалов частиц на границе зерен сплава происходит растворение локализованного анода, что приводит к разрыву пассивационной пленки, образованию критических дефектов и зарождению микротрещин. С увеличением локального анодного растворения на границе зерна восстанавливающиеся атомы H диффундируют в зону процесса и взаимодействуют с микроскопической характерной структурой, напряжением в вершине трещины и пластической деформацией, вызывая повреждение.

В дополнение к вышеупомянутому механизму SCC, исследователи также изучали механизм SCC с других точек зрения, в основном включая теорию миграции поверхности SCC, теорию бездислокационной зоны SCC и полуэмпирическую модель роста трещин.