【引言】

    在鋁合金制造過程中，例如軋制，擠壓，機(jī)械磨削和機(jī)械加工等，鋁合金產(chǎn)品的近表面區(qū)域經(jīng)常產(chǎn)生高剪切變形，導(dǎo)致近表面變形層微觀組織不同于大塊合金。由于存在殘余應(yīng)力，高位錯密度，合金元素晶界偏析等，近表面變形層的存在可能會顯著影響金屬材料的腐蝕性能。AA7150-T651鋁合金加工后存在近表面變形層，但加工對其腐蝕行為的影響目前沒有研究。

    【成果簡介】

    近日，曼徹斯特大學(xué)Zhou Xiaorong教授（通訊作者）在Corrors. Sci上發(fā)表了題為“The corrosion behaviour of machined AA7150-T651aluminium alloy”的文章。本文研究了機(jī)加工AA7150-T651鋁合金的腐蝕行為。發(fā)現(xiàn)機(jī)加工導(dǎo)致合金出現(xiàn)近表面變形層，表現(xiàn)為超細(xì)晶粒和Mg、Zn晶界偏析。近表面變形層與大塊合金比電化學(xué)活性更高，因此在浸入酸化至pH 3.2的3.5wt％氯化鈉溶液中時優(yōu)先腐蝕。由于近表面變形層的優(yōu)先溶解，機(jī)加工合金在浸入溶液時顯示出初始瞬態(tài)開路電位現(xiàn)象。

    [致歉：很抱歉，未能找到通訊作者Zhou Xiaorong的確切中文名字，小編表示誠摯的歉意！]

    【圖文解讀】

    圖一 樣品截面透射電子顯微圖像

    超微切割截面透射電子顯微圖像，顯示出近表面變形層以及底層塊狀合金。

    圖二 近表面變形層透射電子圖像

    該薄板通過電解拋光制備并平行于加工表面，顯示近表面變形層的平面圖。

    圖三 樣品HAADF圖像以及EDX線掃描

    （a） 近表面變形層超微切割截面的HAADF顯微圖像；

    （b） 底層塊狀合金的HAADF顯微圖像；

    （c） 近表面變形層跨兩個晶界的EDX線掃描，如圖（a）實線所示。

    圖四 機(jī)加工AA7150-T651鋁合金和堿性蝕刻合金的開路電位-時間響應(yīng)

    腐蝕溶液為pH 3.2的3.5wt％氯化鈉溶液；機(jī)加工AA7150-T651鋁合金顯示出更負(fù)的開路電位。

    圖五 O點時樣品顯微組織圖像

    （a） 樣品掃描電子顯微照片；

    （b） O點時的掃描電子顯微照片（參見圖四）；

    （c-e） a、b、c的區(qū)域放大圖像；

    （f） （c）虛線區(qū)域放大圖像。

    圖六 開放電位測量不同階段樣品掃描電子顯微照片

    （a） A點；    （b） B點；     （c） C點。

    圖七 A點時樣品橫截面顯微組織圖像

    （a） SEM圖像；

    （b） （a）中虛線區(qū)域放大圖像；

    （c-d） （b）中C點、D點TEM圖像；（c）：C點；（d）：D點。

    圖八 腐蝕后顯微組織以及銅簇聚集區(qū)

    圖中顯示出清晰地腐蝕區(qū)與未腐蝕區(qū)對比以及銅簇聚集區(qū)掃描電子顯微圖像。

    【小結(jié)】

    本文研究了機(jī)加工鋁合金AA7150-T651的腐蝕行為，得到了如下結(jié)論：

    1、機(jī)加工使AA7150-T651鋁合金產(chǎn)生近表面變形層。變形層特征為超細(xì)晶粒和合金元素Mg、Zn于晶界處偏析。通過加工過程中的連續(xù)動態(tài)再結(jié)晶實現(xiàn)晶粒細(xì)化。最初存在于AA7150-T651合金中的強(qiáng)化相（MgZn2）由于加工工具正下方產(chǎn)生的相對較高的溫度而溶解在近表面變形層內(nèi)的鋁基體中。隨后Mg、Zn在變形層內(nèi)形生晶界偏析。

    2、在酸化的3.5wt％氯化鈉溶液中機(jī)加工鋁合金的開路電勢-時間響應(yīng)顯示為初始瞬態(tài)電位，從約-1.05V（SCE）的初始電位逐漸增加到穩(wěn)定的電位 約-0.73 V（SCE）。初始瞬態(tài)電位與近表面變形層的優(yōu)先溶解有關(guān)，與大塊AA7150-T651鋁合金相比，陽極活性更高，這是因為與晶粒細(xì)化有關(guān)的晶界數(shù)量明顯增加以及Mg、Zn的晶界偏析。在瞬態(tài)期間開路電位逐漸增大是由于變形層覆蓋的表面積分?jǐn)?shù)逐漸降低。

    3、在腐蝕實驗初期，在加工合金表面觀察到階梯狀腐蝕形態(tài)，這可能與通過加工引入和合金表面相交的位錯墻的優(yōu)先溶解有關(guān)。

    4、腐蝕被限制在近表面變形層中，而不會在開路電位的瞬態(tài)期間在塊狀合金中進(jìn)行，這表明近表面變形層優(yōu)先通過陽極溶解提供陰極保護(hù)來阻止底層大塊合金腐蝕。

    文獻(xiàn)鏈接：The corrosion behaviour of machined AA7150-T651 aluminium alloy（Corrors. Sci, July 16, 2017, DOI: 10. 1016/ j. corsci. 2017. 07. 008）

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