pH值對7050鋁合金膜致應(yīng)力和應(yīng)力腐蝕敏感性的影響

祁　星，宋仁國，祁文娟，金驥戎，王　超，李　海

(1 常州大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院,江蘇 常州 213164；2 常州大學(xué) 江蘇省材料表面科學(xué)與技術(shù)重點實驗室,江蘇 常州 213164)

?

pH值對7050鋁合金膜致應(yīng)力和應(yīng)力腐蝕敏感性的影響

祁星1,2，宋仁國1,2，祁文娟1,2，金驥戎1,2，王超1,2，李海1

(1 常州大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院,江蘇 常州 213164；2 常州大學(xué) 江蘇省材料表面科學(xué)與技術(shù)重點實驗室,江蘇 常州 213164)

采用慢應(yīng)變速率拉伸法和流變應(yīng)力差值法研究了7050鋁合金在3.5%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))NaCl水溶液中膜致應(yīng)力和應(yīng)力腐蝕敏感性隨pH值的變化規(guī)律。結(jié)果表明：當(dāng)pH≤7時，隨著pH值的增大，膜致應(yīng)力和應(yīng)力腐蝕敏感性均下降，當(dāng)pH>7時，膜致應(yīng)力和應(yīng)力腐蝕敏感性隨著pH值的增大而提高；而當(dāng)pH=1，14時，腐蝕的類型為剝蝕，合金基體發(fā)生剝落，表面沒有鈍化膜產(chǎn)生。pH值在6～9之間時，膜致應(yīng)力隨pH的變化比較平緩，而pH在2～5和10～13之間時，膜致應(yīng)力變化則較為劇烈，整體的變化曲線呈山谷形。膜致應(yīng)力和應(yīng)力腐蝕敏感性具有很強(qiáng)的相關(guān)性。 XPS研究表明，膜致應(yīng)力值與鈍化膜的成分有關(guān)。

7050鋁合金；應(yīng)力腐蝕敏感性；pH值；膜致應(yīng)力

7050鋁合金以其高強(qiáng)度、低密度、高彈性模量等特性被廣泛應(yīng)用于航空、航天等工業(yè)領(lǐng)域[1-3]，然而該合金在含有Cl-等腐蝕介質(zhì)的溶液中易發(fā)生應(yīng)力腐蝕開裂(Stress Corrosion Cracking, SCC)[4-6]。近幾年來，研究者們提出了一種解釋SCC發(fā)生的新機(jī)理[7]：溶解不斷促進(jìn)局部塑性變形最終導(dǎo)致SCC。Lu等對黃銅、304不銹鋼、α-Ti等材料應(yīng)力腐蝕行為的研究表明[8-10]，腐蝕過程能夠促進(jìn)位錯的發(fā)生和運動，而且只有當(dāng)腐蝕產(chǎn)生的位錯發(fā)生和運動達(dá)到臨界條件時，應(yīng)力腐蝕裂紋才會在無位錯區(qū)(Dislocation Free Zone, DFZ)形核。

在大多數(shù)陽極溶解控制的腐蝕過程中，在合金表面會形成鈍化膜或者脫合金層，形成的鈍化膜或者脫合金層對SCC具有重要影響。實驗表明[11-13]，鈍化膜或者脫合金層會使合金在沿著與外應(yīng)力平行的方向產(chǎn)生一個很大的附加的拉應(yīng)力，透射電鏡(TEM)原位觀察證實[12]，腐蝕過程能夠促進(jìn)位錯的發(fā)生和運動，這可能是因為腐蝕過程中膜致附加應(yīng)力協(xié)同外應(yīng)力提高了局部塑性變形的速率。取7050鋁合金試樣在空氣中拉伸至屈服，然后在NaCl溶液中浸泡一段時間，取出吹干后在空氣中繼續(xù)拉伸至屈服，如果屈服應(yīng)力和浸泡之前在空氣中拉伸的流變應(yīng)力相等，就表明鈍化膜沒有產(chǎn)生一個附加的應(yīng)力；如果屈服應(yīng)力小于流變應(yīng)力，那么它們的差值就是鈍化膜引起的附加應(yīng)力，同時這個附加拉應(yīng)力能夠促進(jìn)塑性變形。

目前，關(guān)于鋁合金鈍化膜產(chǎn)生的膜致應(yīng)力及其與應(yīng)力腐蝕敏感性關(guān)系的報道較少，因此，本工作采用慢應(yīng)變速率拉伸法(Slow Strain Rate Testing, SSRT)和流變應(yīng)力差值法研究了7050鋁合金在不同pH值的3.5%(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)NaCl溶液中浸泡后產(chǎn)生的膜致應(yīng)力和應(yīng)力腐蝕敏感性之間的關(guān)系，同時進(jìn)行了電化學(xué)阻抗測試、X射線光電子能譜(XPS)和掃描電鏡(SEM)觀察。

1　實驗

1.1材料及熱處理

實驗用材料為美國Alcoa公司生產(chǎn)的7050鋁合金55mm厚板材，化學(xué)組分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%)：Zn 6.42, Mg 2.25, Cu 2.02, Zr 0.13, Ti 0.03, Mn 0.10, Cr 0.04, Fe 0.11, Si 0.07,其余為Al。

首先將合金在470℃保溫120min，冷水淬火，自然時效一周，然后在135℃時效24h。此熱處理工藝能夠保證合金有較高的強(qiáng)度和韌性。

1.2SSRT實驗

試樣按照GB/T 228—2010加工，采用工作段標(biāo)距長20mm，直徑4mm的標(biāo)準(zhǔn)圓棒試樣進(jìn)行慢應(yīng)變速率拉伸實驗。實驗取樣方向為短橫(S-T)向，即垂直于鋁合金板材的軋制方向，一般認(rèn)為此方向的應(yīng)力腐蝕敏感性最高[14]。合金的應(yīng)力腐蝕敏感性采用強(qiáng)度的損失作為度量，即：It=(1-tSCC/tF)×100%和Iσ=(1-σSCC/σF)×100%,σF,tF和σSCC,tSCC分別表示在空氣中拉伸的斷裂應(yīng)力和斷裂時間，以及在不同pH值的3.5%NaCl水溶液中浸泡6h后的斷裂強(qiáng)度和斷裂時間。SSRT的拉伸速率為1×10-6s-1。實驗之前，首先將試樣在1%NaOH溶液中浸泡1min以除去表面的氧化膜，然后在稀硝酸溶液中清洗，最后在蒸餾水中清洗并吹干。溶液的pH值用NaOH或者H2SO4調(diào)節(jié)。實驗在空氣中拉伸至屈服后，用上述方法除去新生成的氧化膜，然后立即放入3.5%NaCl水溶液中浸泡6h以形成鈍化膜，取出吹干后再在空氣中拉伸至屈服，屈服應(yīng)力為σys，而浸泡之前的流變應(yīng)力為σf，二者之間的差值即為鈍化膜產(chǎn)生的膜致應(yīng)力，即：σP=σf-σys。

1.3電化學(xué)阻抗實驗

采用PAR273A電化學(xué)工作站進(jìn)行電化學(xué)阻抗實驗，三個電極分別為飽和甘汞電極作為參比電極；鉑電極作為輔助電極；鋁合金基片作為工作電極?；拿娣e為1cm2，電解液為3.5%NaCl溶液，體積為120cm3。實驗采用的頻率范圍為10-2～105Hz，開路電位下的正弦振幅偏差為5mV。

1.4SEM觀察

鈍化膜的顯微觀察在JSM-6510掃描電鏡上進(jìn)行。

1.5XPS分析

X射線光電子能譜實驗采用 ESCALABMKLL光電子能譜儀。 鎂陽極源產(chǎn)生MgKaX射線源，鈍化膜表面的電子被電子倍增器捕獲。

2　實驗結(jié)果

2.1鈍化膜和應(yīng)力腐蝕敏感性

7050鋁合金在不同pH值的3.5%NaCl溶液中浸泡6h后的鈍化膜形貌如圖1所示。當(dāng)pH值為1和14時，試樣表面開始剝落(見圖1(a)，(f))，表明試樣受到了強(qiáng)烈的腐蝕，腐蝕的類型為剝蝕，因此，試樣的表面沒有鈍化膜形成。而當(dāng)pH值為7和9時，如圖1(c)，(d)所示，鈍化膜較為平整，表面沒有腐蝕產(chǎn)物形成；當(dāng)pH值為2和13時，如圖1(b)，(e)所示，鈍化膜較為疏松，并且凹凸不平，通常情況下，這種類型的鈍化膜能夠產(chǎn)生較大的膜致應(yīng)力[12]。

試樣在空氣中拉伸的平均斷裂應(yīng)力和斷裂時間分別為σF=500MPa和tF=42h，而在不同pH值的3.5%NaCl溶液中浸泡6h后的斷裂應(yīng)力和斷裂時間列于表1，同時不同條件下的應(yīng)力腐蝕敏感性Iσ和It也列于表1。圖2為應(yīng)力腐蝕敏感性隨pH值的變化情況，盡管Iσ和It的絕對值有所差別，但是它們的變化趨勢基本相同，均呈現(xiàn)一個明顯的谷狀，在曲線兩端即pH值在2～5和10～13時應(yīng)力腐蝕敏感性隨電位變化較為劇烈，而pH值在6～9之間較為平緩，當(dāng)pH=7時，應(yīng)力腐蝕敏感性獲得最小值。

2.2膜致應(yīng)力隨pH值的變化

在不同pH值的3.5%NaCl溶液中浸泡前后的鈍化膜于空氣中拉伸的應(yīng)力-應(yīng)變曲線如圖3所示，虛線表示浸泡前在空氣中拉伸至屈服的曲線，試樣在A點卸載，實線表示卸載后經(jīng)過6h浸泡之后重新拉伸至屈服的曲線，試樣在B點卸載。A點的流變應(yīng)力和B點的屈服應(yīng)力之間的差值就是鈍化膜產(chǎn)生的附加應(yīng)力，即σP=σf-σys。膜致應(yīng)力σP列于表2。需要指出的是，采用流變應(yīng)力差值法算出的膜致應(yīng)力為整個試樣沿截面上的平均應(yīng)力[9]。從圖3可以看出pH=7,9時膜致應(yīng)力的值較為相近，而當(dāng)pH=2,13時膜致應(yīng)力的值也較為相近，但與pH=7,9時的值相差較大，說明pH=7，9與pH=2,13時鈍化膜的類型有很大的差異。圖3表明膜致附加應(yīng)力與外應(yīng)力的方向平行并且能夠協(xié)助外應(yīng)力促進(jìn)合金的塑性變形。膜致應(yīng)力產(chǎn)生的應(yīng)力強(qiáng)度因子KIP與外應(yīng)力產(chǎn)生的應(yīng)力強(qiáng)度因子KIa疊加在一起促進(jìn)位錯的發(fā)生和運動，進(jìn)而導(dǎo)致腐蝕裂紋的萌生和擴(kuò)展。這一結(jié)果已被TEM觀察實驗所證實[15]。

圖1　7050鋁合金試樣在不同pH值的3.5%NaCl溶液中浸泡6h后的鈍化膜形貌　(a)pH=1；(b)pH=2；(c)pH=7；(d)pH=9；(e)pH=13；(f)pH=14Fig.1　The passive film morphology of 7050 aluminum alloy after immersed in 3.5%NaCl solution for 6h with various pH values(a)pH=1；(b)pH=2；(c)pH=7；(d)pH=9；(e)pH=13；(f)pH=14

pHtSCC/hσSCC/MPaItIσ216.01450.620.71318.92050.550.59423.92300.430.54529.43200.300.36631.53350.250.33731.93450.240.31829.43400.300.32927.32950.350.411018.92200.550.561111.41500.730.701210.91000.740.80135.0800.880.84

圖2　7050鋁合金應(yīng)力腐蝕敏感性隨pH值的變化Fig.2　Variation of susceptibility to SCC with various pH values of 7050 aluminum alloy

表2　不同pH值下7050鋁合金的腐蝕過程中產(chǎn)生的膜致應(yīng)力

圖3　同一試樣形成鈍化膜前后的應(yīng)力-應(yīng)變曲線 (a)pH=2,σP=90MPa;(b)pH=7,σP=46MPa;(c)pH=9,σP=54MPa;(d)pH=13,σP=112MPaFig.3　Stress-strain curves before and after the passive film forming on the same specimen (a)pH=2,σP=90MPa;(b)pH=7,σP=46MPa;(c)pH=9,σP=54MPa;(d)pH=13,σP=112MPa

圖4　不同pH值的膜致應(yīng)力與應(yīng)力腐蝕敏感性Fig.4　Passive film-induced stress and susceptibility to SCC with various pH values

膜致應(yīng)力隨pH值的變化以及應(yīng)力腐蝕敏感性隨pH值的變化如圖4所示，可以看出二者隨pH值的變化一致，都是呈現(xiàn)一個谷狀曲線，并且當(dāng)pH=7時，二者均獲得最小值。這說明一個較大的附加應(yīng)力的產(chǎn)生是陽極溶解型應(yīng)力腐蝕發(fā)生的必要條件。

2.3電化學(xué)阻抗測試

圖5為pH為2,7,9和13時的Nyquist圖。pH=7,9時，Nyquist圖的低頻部分呈現(xiàn)鈍化膜的容抗弧，低頻段容抗弧半徑較大，阻抗模值高；當(dāng)pH=2,13時，阻抗模值和容抗弧半徑均明顯小于pH=7,9時的值，說明當(dāng)pH=2,13時浸泡后形成的疏松的鈍化膜抗應(yīng)力腐蝕性較差，而當(dāng)pH=7,9時浸泡后形成的平整嚴(yán)密的鈍化膜的抗應(yīng)力腐蝕性相對較好。圖6為pH為2,7,9和13時的Bode圖。pH=2,13與pH=7，9時的Bode圖在低頻段(10-2～10Hz)有明顯的區(qū)分，pH=2,13時的|Z|值小于pH=7,9時的值。在中頻段(10～103Hz)時|Z|值急劇上升，而在高頻段(103～105Hz)時則較為平緩，并且各pH之間的差別不大。圖7為相應(yīng)的電化學(xué)等效電路圖，其中Rs為電解質(zhì)的電阻，Cf-Rf為表征鋁合金表面鈍化膜的組元，Cp-Rp為表征腐蝕反應(yīng)的組元。各組元的參數(shù)如表3所示,擬合時，電容元件采用恒相位角元件(CPE)代替時，能夠得到更好的擬合效果，CPE的定義為：

(1)

圖5　不同pH值時7050鋁合金的Nyquist圖Fig.5　Nyquist plots of 7050 aluminum alloy with various pH values

2.4XPS分析

圖8為鈍化膜中元素的XPS化學(xué)峰位和積分強(qiáng)度隨pH值的變化，圖8中豎線是元素化學(xué)態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)峰位。由圖8可知，隨著pH值的不同，Al2p和O1s 峰位有不同程度的變化，二者都有一個明顯的化學(xué)態(tài)即Al2O3，其中對應(yīng)于Al2p峰位的Al2O3鍵能為74.3eV，對應(yīng)O1s峰位的Al2O3鍵能為532.1eV，說明鈍化膜中的主要成分為Al2O3。從圖8中可以明顯看出無論是Al2p還是O1s峰位，當(dāng)pH=7，9時Al2O3的含量均高于pH=2,13時的值。

圖6　不同pH值時7050鋁合金的Bode圖Fig.6　Bode plots of 7050 aluminum alloy with various pH values

圖7　7050鋁合金試樣在3.5%NaCl溶液中的等效電路Fig.7　Equivalent circuit of 7050 aluminum alloy specimens in 3.5%NaCl solution

表3　等效電路中各組元的電化學(xué)阻抗參數(shù)

圖8　7050鋁合金的XPS分析圖　(a)Al2p;(b)O1sFig.8　XPS spectra of Al2p (a) and O1s (b) of 7050 aluminum alloy passive film

3　討論

7050鋁合金在3.5%NaCl水溶液中發(fā)生陽極溶解的反應(yīng)為[16]：

(2)

(3)

(4)

其中Al(OH)3為絮狀物，在溶液中會失水生成氧化物：

(5)

如圖8所示，當(dāng)6≤pH≤9時，生成的Al2O3較多，附著在鋁合金基體表面形成平整嚴(yán)密的膜層，膜層與合金基體之間的相互作用會產(chǎn)生膜致附加應(yīng)力，Al2O3的增多在一定程度上減緩溶液向合金基體的滲透和擴(kuò)散，從而減小了溶解過程中的腐蝕速率，同時Al2O3會封住原有的腐蝕裂紋口，阻礙其繼續(xù)擴(kuò)展。而當(dāng)pH≤5或者pH≥10時，溶液中的H+或OH-離子的平衡被打破，Al2O3開始溶解，溶液中的Cl-向基體擴(kuò)散的速率增加，裂紋萌生，鋁合金基體表面的鈍化膜變得疏松，膜層與合金基體之間的相互作用增強(qiáng)，進(jìn)而導(dǎo)致膜致應(yīng)力提高。同時溶液中還會發(fā)生少量的如下反應(yīng)[17]：

(6)

Al(OH)2Cl的存在也會加速腐蝕速率導(dǎo)致裂紋的萌生。當(dāng)pH=1或pH=14時，Al2O3溶解速率大于其生成的速率，鋁合金的基體暴露，并開始發(fā)生剝蝕，因此未產(chǎn)生膜層與合金基體之間的相互作用，也就不會產(chǎn)生膜致應(yīng)力。

電化學(xué)阻抗測試主要表征了在不同pH值溶液中浸泡6h后形成的鈍化膜的抗腐蝕特性，阻抗模值和容抗弧半徑越小，則抗腐蝕性越差，試樣整體的應(yīng)力腐蝕敏感性越高，從而導(dǎo)致拉伸時的屈服強(qiáng)度隨著應(yīng)力腐蝕敏感性的升高而降低。從圖3和圖5可以看出屈服強(qiáng)度隨pH值的變化與電化學(xué)阻抗參數(shù)隨pH值的變化趨勢保持一致，說明膜致應(yīng)力的存在是導(dǎo)致屈服強(qiáng)度下降的直接原因，然而膜致應(yīng)力究竟以何種機(jī)制降低了屈服強(qiáng)度，還需要更深入的研究。表3為等效電路擬合的參數(shù)值，其中Cf和Cp值越高，Rf和Rp值越低，試樣越容易受到腐蝕，Rs為電解質(zhì)的電阻，在不同pH值下相差不大，均在同一個數(shù)量級。

7050鋁合金在不同pH值的3.5%NaCl水溶液中發(fā)生SCC時，如圖4所示，當(dāng)pH值為1和14時鈍化膜不存在，膜致應(yīng)力為零，從而不發(fā)生應(yīng)力腐蝕，由圖1可知發(fā)生了剝蝕；當(dāng)pH>7時, 膜致應(yīng)力大于零，隨著pH值上升，膜致應(yīng)力升高，從而SCC敏感性也提高；pH≤7時，隨著pH值上升，膜致應(yīng)力降低，應(yīng)力腐蝕敏感性也降低。由此可知鈍化膜引起的應(yīng)力隨pH的變化規(guī)律與SCC敏感性隨pH的變化規(guī)律基本一致。

4　結(jié)論

(1)7050鋁合金試樣在3.5%NaCl溶液中浸泡后于空氣中拉伸至屈服的屈服應(yīng)力小于浸泡前試樣在空氣中拉伸至屈服的流變應(yīng)力，其差值就是膜致附加應(yīng)力，它能夠協(xié)助外應(yīng)力促進(jìn)合金的塑性變形。

(2)7050鋁合金在不同pH值的3.5%NaCl溶液中，當(dāng)pH≤7時，隨著pH值的增大，膜致應(yīng)力和應(yīng)力腐蝕敏感性均下降，當(dāng)pH>7，膜致應(yīng)力和應(yīng)力腐蝕敏感性隨著pH值的增大而提高；而當(dāng)pH=1,14時，腐蝕的類型為剝蝕，合金基體發(fā)生剝落，表面沒有鈍化膜產(chǎn)生。

(3)鈍化膜引起的應(yīng)力隨pH的變化規(guī)律和SCC敏感性隨pH的變化規(guī)律具有很強(qiáng)的相關(guān)性。膜致應(yīng)力是陽極溶解型應(yīng)力腐蝕發(fā)生的必要條件。

[1]CHEN S Y，CHEN K H，PENG G S，et al．Effect of quenching rate on microstructure and stress corrosion cracking of 7085 aluminum alloys[J]．Transactions of Nonferrous Metals Society of China，2012，22(1)：47-52．

[2]LIN J C，LIAO H L，JEHNG W D, et al．Effect of heat treatments on the tensile strength and SCC-resistance of AA7050 in an alkaline saline solution[J]．Corrosion Science，2006，48 (10)：3139-3156．

[3]辛星，張新明，劉勝膽，等．回歸再時效中預(yù)時效溫度對7050鋁合金應(yīng)力腐蝕性能的影響[J]．材料工程，2014,(5): 29-34．

XIN Xing，ZHANG Xin-ming，LIU Sheng-dan，et al．Effect of pre-aging temperature in retrogression and re-aging treatment on stress corrosion resistance of 7050 aluminum alloy[J]．Journal of Materials Engineering，2014,(5): 29-34．

[4]王宇，鄧運來，康建可，等．振動對7055鋁合金蠕變時效成形的影響[J]．航空材料學(xué)報，2014，34(3)：81-85．

WANG Yu，DENG Yun-lai，KANG Jian-ke，et al．Effects of vibration on creep aging forming of 7055 aluminum alloy[J]．Journal of Aeronautical Materials，2014，34(3)：81-85．

[5]佘歡，疏達(dá)，儲威，等．Fe和Si雜質(zhì)元素對7XXX系高強(qiáng)航空鋁合金組織及性能的影響[J]．材料工程，2013，(6)：92-98．

SHE Huan，SHU Da，CHU Wei，et al．Effects of Fe and Si impurities on the microstructure and properties of 7XXX high strength aircraft aluminum alloys[J]．Journal of Materials Engineering，2013，(6)：92-98．

[6]孫文會，張永安，李錫武，等．固溶熱處理對7136鋁合金組織性能的影響[J]．航空材料學(xué)報，2014，34(3)：35-41．

SUN Wen-hui，ZHANG Yong-an，LI Xi-wu，et al．Effect of solution treatment on microstructures and mechanical properties of 7136 aluminum alloy[J]．Journal of Aeronautical Materials，2014，34(3)：35-41．

[7]GUO X Z，GAO K W，CHU W Y，et al．Correlation between passive film-induced stress and stress corrosion cracking of α-Ti in a methanol solution at various potentials[J]．Materials Science and Engineering: A，2003，346(1-2)：1-7．

[8]LU H，GAO K W，CHU W Y．Determination of tensile stress induced by dezincification layer during corrosion for bass[J]．Corrosion Science，1998，40(10)：1663-1670．

[9]CHEN H，GUO X Z，CHU W Y，et al．Martensite caused by passive film-induced stress during stress corrosion cracking in type 304 stainless steel[J]．Materials Science and Engineering：A，2003，358(1-2)：122-127．

[10]呂宏，郭獻(xiàn)忠，高克瑋，等．α-Ti在甲醇溶液中應(yīng)力腐蝕及膜致應(yīng)力的研究[J]．自然科學(xué)進(jìn)展，2000，10(8)：729-733．

LU Hong，GUO Xian-zhong，GAO Ke-wei，et al．The research on stress corrosion cracking and passive film-induced stress of α-Ti in a methanol solution[J]．Progress in Natural Science，2000，10(8)：729-733．

[11]郭獻(xiàn)忠，高克瑋，喬利杰，等．黃銅應(yīng)力腐蝕敏感性及其與脫鋅層拉應(yīng)力的對應(yīng)性[J]．金屬學(xué)報，2000，36(7)：753-756．

GUO Xian-zhong，GAO Ke-wei，QIAO Li-jie，et al．SCC susceptibility and its correspondence to dezincification layer-induced stress for brass[J]．Acta Metallurgica Sinica，2000，36(7)：753-756．

[12]GUO X Z，GAO K W，QIAO L J，et al．The correspondence between susceptibility to SCC of brass and corrosion-induced tensile stress with various pH values[J]．Corrosion Science，2002，44(10)：2367-2378．

[13]褚武揚，喬利杰，陳奇志，等．?dāng)嗔雅c環(huán)境斷裂[M]．北京：科學(xué)出版社，2000.211．

[14]劉軍.氫對7050鋁合金短橫方向慢應(yīng)變速率拉伸及應(yīng)力腐蝕開裂性能的影響[D].沈陽：東北大學(xué)，1989.

[15]郭獻(xiàn)忠，高克瑋，喬利杰，等．不銹鋼應(yīng)力腐蝕敏感性和鈍化膜引起的應(yīng)力隨電位變化的一致性[J]．金屬學(xué)報， 2002，38(2)：181-184．

GUO Xian-zhong，GAO Ke-wei，QIAO Li-jie，et al．Consistent variation of stress corrosion cracking and passive film-induced stress for stainless steel with potential[J]．Acta Metallurgica Sinica，2002，38(2)：181-184．

[16]趙軍軍，張平，李奇，等．外加電位條件下7A52鋁合金應(yīng)力腐蝕開裂敏感性研究[J]．裝甲兵工程學(xué)院學(xué)報，2011，25(5)：84-87．

ZHAO Jun-jun，ZHANG Ping，LI Qi，et al．Investigation of stress corrosion cracking susceptibility of 7A52 aluminum alloy under different applied potentials[J]．Journal of Academy of Armored Force Engineering，2011，25(5)：84-87.

[17]GUSEVA O，SCHMUTZ P，SUTER T，et al．Modelling of anodic dissolution of pure aluminum alloy in sodium chloride[J]．Electrochimica Acta，2009，54(19)：4514-4524．

Influence of pH Values on Passive Film-induced Stress and Susceptibility to Stress Corrosion Cracking in 7050 Aluminum Alloy

QI Xing1,2,SONG Ren-guo1,2,QI Wen-juan1,2,JIN Ji-rong1,2,WANG Chao1,2,LI Hai1

(1 School of Materials Science and Engineering,Changzhou University,Changzhou 213164,Jiangsu,China;2 Jiangsu Key Laboratory of Materials Surface Science and Technology,Changzhou University,Changzhou 213164,Jiangsu,China)

The change tendency of passive film-induced stress and susceptibility to stress corrosion cracking (SCC) with various pH values of 7050 aluminum alloy in 3.5% (mass fraction) NaCl solution was investigated by slow strain rate testing (SSRT) and flowing stress differential method. The results show that when pH≤7, with the increase of pH value, the passive film-induced stress and the susceptibility to SCC decrease, correspondingly; when pH>7, they increase with the increase of pH value. However, when pH=1,14, the corrosion type is exfoliation corrosion, the alloy matrix exfoliated, there is no film formed on the specimens surface. Moreover, the variation of passive film-induced stress is changed slowly when the pH value is between 6 and 9, nevertheless, it is much more severe when the pH value is between 2 and 5 as well as between 10 and 13. The whole variation plot is presented as valley shape and the passive film-induced stress and susceptibility to SCC is of a close relationship. The film-induced stress is related to the compositions of the passive film by X-ray photoelectron spectrum (XPS).

7050 aluminum alloy;susceptibility to SCC;pH value;passive film-induced stress

宋仁國(1965-)，博士，教授，博士生導(dǎo)師，主要研究方向為材料腐蝕與防護(hù)、表面工程、計算材料科學(xué)等，聯(lián)系地址：江蘇省常州市武進(jìn)區(qū)滆湖路常州大學(xué)材料學(xué)院(213164),E-mail:songrg@hotmail.com

10.11868/j.issn.1001-4381.2016.05.014

TG178

A

1001-4381(2016)05-0086-07

國家自然科學(xué)基金資助項目(51371039)

2014-09-04；

2015-11-24