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Al-Li合金的耐蚀性能与阳极氧化处理研究

作　者: 沈光霁
导　师: 王吉会
学　校: 天津大学
专　业: 材料学
关键词: Al-Li合金耐蚀性热处理阳极氧化腐蚀实验
分类号: TG146.21
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

Al-Li合金具有比重小、比强度高、比刚度大、良好的抗腐蚀性和抗疲劳性以及适宜的延展性等优点,可代替常规的铝合金,广泛应用于航空、航天以及航海等行业。但由于Li是一种活性很强的元素,使得Al-Li合金在潮湿和盐雾环境中易发生晶间腐蚀、剥落腐蚀和应力腐蚀等形式的破坏。本文分析研究了热处理工艺对合金耐蚀性的影响,采用阳极氧化处理方法在Al-Li合金表面制得阳极氧化保护膜,大大提高了Al-Li合金的耐蚀性,延长其使用寿命,拓宽其应用范围。对Al-Li合金进行了不同条件下的热处理,测试了合金的力学性能,观察了合金成分、显微组织及物相结构,通过电化学测试、晶间腐蚀、剥落腐蚀实验检测了Al-Li合金腐蚀敏感性,研究了Al-Li合金热处理条件对其各种性能的影响。随时效时间的延长,其各种性能均发生改变:Al-Li合金的拉伸率逐渐降低,其硬度和拉伸屈服强度持续增长,在时效40h左右共同达到一峰值后趋于平稳或缓慢降低;沿着合金轧制方向出现明显的时效析出带,且逐渐增宽;合金的腐蚀电位、极化阻力逐渐变小,晶间腐蚀和剥落腐蚀敏感性逐渐增大,腐蚀程度越发显著,耐蚀性能不断降低。在15%硫酸电解液中对Al-Li合金进行了阳极氧化处理,在合金表面制备了一层致密的Al2O3阳极氧化膜,厚度在5~20μm之间,硬度在80~250HV之间;阳极氧化膜表面呈多孔状结构,排列整齐、分布致密,孔壁为六边形,孔穴呈圆形,孔径为50~100nm。随电流密度的增加,阳极氧化膜的厚度和硬度先增大后减小、晶粒尺寸逐渐细小、多孔状表面的孔径和孔壁厚度都逐渐增大;随氧化时间的延长,阳极氧化膜的厚度逐渐增加、硬度先增高后降低、晶粒尺寸同样还是逐渐细小、多孔状表面的孔径和孔壁厚度也都不断增大。进行了点滴、浸泡、盐雾三项腐蚀实验,发现Al-Li合金的腐蚀破坏都是从晶间开始,并且随着氧化时间和电流密度的增加,合金耐蚀性都呈现先增强后减弱的趋势。阳极氧化处理的最佳工艺条件为:电流密度为2A/dm2、氧化时间为60min、采取沸水封孔处理20min。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-9
第一章绪论  9-26
  1.1 Al-Li 合金简介  9
  1.2 Al-Li 合金的发展概况  9-12
    1.2.1 国外发展  9-12
    1.2.2 国内发展  12
  1.3 Al-Li 合金的研究应用  12-14
  1.4 Al-Li 合金腐蚀类型  14-16
  1.5 Al-Li 合金的阳极化处理技术  16-24
    1.5.1 基本原理  16-21
    1.5.2 硫酸阳极氧化  21-22
    1.5.3 阳极氧化膜的封孔  22-24
  1.6 问题的提出及本文研究内容  24-26
第二章实验方案与测试方法  26-34
  2.1 实验材料  26
  2.2 实验药品与设备  26-27
  2.3 实验方法  27-32
    2.3.1 试样准备  27-28
    2.3.2 热处理  28-29
    2.3.3 阳极氧化处理  29-30
    2.3.4 耐蚀性实验  30-32
  2.4 测试方法  32-33
    2.4.1 拉伸试验  32
    2.4.2 成分分析  32
    2.4.3 物相分析  32
    2.4.4 表面和剖面形貌观察  32
    2.4.5 膜层厚度  32
    2.4.6 硬度  32
    2.4.7 失重率  32-33
    2.4.8 电化学测试  33
  2.5 实验注意事项  33-34
第三章热处理对Al-Li 合金腐蚀行为的影响  34-44
  3.1 力学性能  34-36
  3.2 成分  36-37
  3.3 金相组织  37
  3.4 物相结构  37-38
  3.5 电化学测试  38-40
  3.6 晶间腐蚀  40-41
  3.7 剥落腐蚀  41-43
  3.8 本章小结  43-44
第四章 Al-Li 合金的阳极氧化处理工艺研究  44-56
  4.1 阳极氧化膜的成分  44-45
  4.2 阳极氧化膜的厚度  45-47
    4.2.1 氧化时间对膜层厚度的影响  45-46
    4.2.2 电流密度对膜层厚度的影响  46-47
  4.3 阳极氧化膜的硬度  47-49
    4.3.1 氧化时间对膜层硬度的影响  47-48
    4.3.2 电流密度对膜层硬度的影响  48-49
  4.4 阳极氧化膜的表面形貌  49-53
    4.4.1 宏观形貌  49-50
    4.4.2 微观形貌  50-53
  4.5 阳极氧化膜的剖面形貌  53-55
    4.5.1 电流密度对剖面形貌的影响  53-54
    4.5.2 氧化时间对剖面形貌的影响  54-55
  4.6 本章小结  55-56
第五章 Al-Li 合金阳极氧化膜的耐蚀性能研究  56-71
  5.1 浸泡腐蚀实验  56-64
    5.1.1 阳极氧化膜的失重率  56-59
    5.1.2 浸泡前后阳极氧化膜的表面形貌对比  59-61
    5.1.3 阳极氧化膜的电化学测试  61-64
  5.2 点滴腐蚀实验  64-66
  5.3 盐雾腐蚀实验  66-70
    5.3.1 阳极氧化膜的宏观形貌变化  66-69
    5.3.2 阳极氧化膜的微观形貌变化  69-70
  5.4 本章小结  70-71
第六章结论  71-73
参考文献  73-78
致谢  78

Al-Li合金的耐蚀性能与阳极氧化处理研究

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