7050高強(qiáng)度鋁合金氫致開裂機(jī)理研究.pdf

1、7050高強(qiáng)鋁合金，具有密度小、強(qiáng)度高、加工性能好及焊接性能優(yōu)良等特點(diǎn)，是重要的輕質(zhì)高強(qiáng)結(jié)構(gòu)材料，廣泛地應(yīng)用于航空工業(yè)及民用工業(yè)等領(lǐng)域，然而7xxx系列鋁合金的氫致開裂行為（HIC）是限制其應(yīng)用和發(fā)展的一個(gè)重要的因素。本文采用電化學(xué)陰極滲氫、慢應(yīng)變速率拉伸試驗(yàn)(SSRT)、定氫儀和掃描電子顯微鏡(SEM)，X射線衍射（XRD）、電化學(xué)腐蝕實(shí)驗(yàn)等手段研究了不同時(shí)效狀態(tài)7050鋁合金預(yù)充氫后的機(jī)械性能及氫致開裂行為，并應(yīng)用自由電子理論計(jì)算了

2、氫對(duì)鋁合金晶界上原子結(jié)合力及結(jié)合能的影響。同時(shí)，采用流變應(yīng)力差值法，研究了不同時(shí)效狀態(tài)7050鋁合金在不同充氫電流密度下的氫致附加應(yīng)力（σad）以及其對(duì)合金的氫脆特性的影響。得出的結(jié)論主要如下：
　　(1)合金試樣預(yù)充氫后，機(jī)械性能下降，且在同一時(shí)效狀態(tài)下，合金充氫后，試樣中的氫含量隨充氫時(shí)間的延長(zhǎng)或充氫電流密度的增大而增大，氫脆敏感性也隨充氫時(shí)間延長(zhǎng)或電流密度的增大而越敏感。
　　(2)試樣充氫后，進(jìn)入合金基體的氫在鋁合金

3、晶界上發(fā)生了偏聚，氫的偏聚增大了晶胞點(diǎn)陣常數(shù)，降低了晶界原子的平均結(jié)合能和原子間的結(jié)合力，從而使合金氫脆敏感性(IHE)增加。
　　(3)合金預(yù)充氫后，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)附加拉應(yīng)力，即氫致附加應(yīng)力（σad），在同一時(shí)效狀態(tài)下，氫致附加應(yīng)力隨氫濃度的增加而線性升高，即欠時(shí)效：σad=-1.61+9.93×105 CH，峰時(shí)效：σad=-1.55+9.67×105 CH，過時(shí)效：σad=-0.16+9.35×105 CH。
　　(4)氫

4、致附加應(yīng)力與外應(yīng)力疊加，促進(jìn)局部塑性變形，進(jìn)而可促進(jìn)氫致裂紋的形核和擴(kuò)展，試樣氫脆更為明顯，從而表明合金氫脆敏感性與氫致附加應(yīng)力有很強(qiáng)的相關(guān)性。
　　(5)時(shí)效狀態(tài)對(duì)合金的機(jī)械性能及氫脆敏感性也有一定的影響，在同一充氫條件下，欠時(shí)效狀態(tài)下的鋁合金抗拉強(qiáng)度、延伸率最低，且預(yù)充氫后進(jìn)入試樣的氫含量最高，氫脆效應(yīng)也最明顯；過時(shí)效抗拉強(qiáng)度最高，預(yù)充氫后試樣的氫含量最低，氫脆效應(yīng)最弱，峰時(shí)效居中。
　　(6)預(yù)充氫試樣的極化曲線顯示，