微电解池法研究晶界的腐蚀行为和腐蚀机制

目前几乎所有的关于晶间腐蚀（IGC）的研究均是基于大面积腐蚀测试方法的，不能给出有价值的IGC萌生过程和IGC动力学信息。首次将微电解池技术应用于单一晶界的腐蚀行为研究，并结合SEM、EBSD和AFM技术以使IGC的微电解池法表征技术实现完全可控操作。在对铝合金晶界特征和结构，晶界沉淀相特征的研究表征基础上，采用微电解池技术研究晶界微区的电化学腐蚀行为，揭示铝合金IGC萌生机制和IGC动力学规律，阐明晶界特征或能量-晶界沉淀相-腐蚀电流-腐蚀形貌间的关系，揭示不同特征晶界的IGC微观机制。鉴于铝合金的SCC主要为晶界型腐蚀，也采用微电解池技术研究应力对不同类型晶界的腐蚀行为的影响规律，以便揭示SCC萌生的微观机制及腐蚀动力学规律。项目研究将甄别出对铝合金IGC和SCC不敏感的特征晶界，提供全面、定量的铝合金晶界的腐蚀动力学信息，为研发铝合金耐IGC的热机械处理工艺提供可靠的科学和实验支持。

目前几乎所有关于晶间腐蚀（IGC）的研究是基于大面积腐蚀测试方法的，不能给出足够有价值的IGC萌生过程和IGC动力学信息。由于IGC由晶界处析出相或贫化区的阳极溶解引起，因此，以往人们关注更多的是晶界析出相，而对晶界特征分布（GBCD）的研究则很少。针对上述问题，本项目以不同时效态铝合金为研究对象，系统研究晶界析出相和GBCD对IGC敏感性的影响，采用微电解池技术系统研究晶界的腐蚀行为，获取铝合金IGC萌生和IGC动力学信息。项目获得如下重要成果：.2024Al和6063Al合金的IGC敏感性取决于时效状态。同一时效温度下，6063Al的IGC敏感性由高到低为：欠时效>过时效>峰时效。时效温度越高，IGC出现的越早。2024Al合金IGC抗力由高到低次序为：水淬>峰时效>欠时效>过时效>空冷。研究显示，IGC敏感性与晶界析出相尺寸和分布有关。.大量的统计结果显示，GBCD对不同时效态的6063Al、2024Al和再结晶7075Al的IGC敏感性都有明显的影响。在所有晶界中，小角度晶界（∑1）具有最高的IGC抗力。∑3孪晶界较其他CSL晶界和普通大角度（R）晶界具有更高的IGC抗力，低∑值（∑5-∑29）晶界也较R晶界更耐IGC腐蚀。.研究了外应力对IGC敏感性的影响。结果显示，峰时效6063Al在pH2 的室温3.5%NaCl中腐蚀48h后，∑1、∑3、∑5-∑29和R晶界腐蚀分数，在无应力时分别为12.2%、33.3%、58.83%和77.42%，而在有应力时分别为60%、66.67%、68.97%和76.9%。可见，外应力使不同类型特征晶界的IGC敏感性不同程度地增大，尤其对低能晶界（∑1和∑3）作用更明显。但是，外应力对R晶界的腐蚀几乎没有影响。.采用微电解池技术研究了含晶界微区、金属间化合物和基体微区的腐蚀行为，结果显示，与金属间化合物相比，含晶界微区的点蚀电位更高，腐蚀电流密度更低，表明晶界具有更好的耐蚀性。与基体相比，含晶界微区的腐蚀电位和点蚀电位更低，腐蚀电流密度更高，表明晶界具有更高的局部腐蚀敏感性。.还发现，微区中细晶或相距很近的晶界间的亚晶晶界易被侵蚀；三叉晶界的交叉点附近的晶界最易被侵蚀。.上述成果对揭示IGC发生和发展机制以及IGC动力学规律具有重要的科学意义；对研发高IGC抗力的铝合金变形热处理和时效工艺也具有重要实际意义。