Page 26 - 理化检验-物理分册2023年第二期

杨 晓, 等: 高强铝合金慢拉伸应变速率与氢脆敏感性的关系

表1 7085高强铝合金的化学成分 % 气中试样相比均有较大的降低。通过计算, 在拉伸
质量分数 -7 -1 为
项目 速率为 10 s 时, 7085 高强铝合金的I SSRT
Zn M g Cu Zr Ti Mn
实测值 7.32 1.50 1.47 0.10 0.05 0.039 12.6% , 相对较高, 有明显的应力腐蚀开裂倾向。

-7 -1
表3 拉伸速率为10 s 时的7085高强铝合金
应力腐蚀试验结果
粒度为4.5级。
1.2 慢拉伸应变试验方法 条件 断裂强度 / MPa断裂时间 / h断后伸长率 / % I SSRT %
/
采用慢拉伸试验机进行试验, 所有试样均沿厚 干燥空气 491.5 312.0 6.7 12.6
度方向截取, 试样经过机械加工完成后, 用1200号 充氢溶液 445.0 149.2 3.0 12.6

砂纸对其进行打磨, 然后用丙酮清洗, 再用蒸馏水清
2.2 断口分析结果
洗并吹干, 用玻璃胶和生胶带对非工作段表面进行
设置拉伸速率为10 s , 7085高强铝合金在
-1
-6
封装。
不同环境下的拉伸断口 SEM 形貌如图1所示。由

-6 -1 和
分 别 设 定 拉 伸 试 验 速 率 为 10 s
图1可知: 两种环境中的7085高强铝合金拉伸试样

-7
-1
10 s , 将试样放置于 35 ℃ 的 3.5% ( 质量分数)
断口的 SEM 形貌相同, 均表现为韧窝 + 沿晶 + 脆

2
硫酸铵水溶液中, 电流密度为2mA / cm 。
-6 -1 拉伸速率下没
性相断裂特征。该材料在 10 s

根据 HB7235 — 1995 《 慢应变速率应力腐蚀试
有表现出明显的应力腐蚀敏感性。
计算公式为
验方法》, 应力腐蚀敏感性指数I SSRT
设置拉伸速率为10 s , 7085高强铝合金在
-7
-1
( )
σ fω 1+ δ fω
I SSRT= 1- ( 1 ) 不同环境下的拉伸断口 SEM 形貌如图2所示。由
( )
σ fA 1+ δ fA
图2可知: 两种环境中的对应试样断口 SEM 形貌
为材料在
式中: σ fω 为材料在介质中的断裂强度; δ fω
有所不同, 充氢环境下的拉伸断口主要呈沿晶+穿
为材料在惰性介质中的断
介质中的断后伸长率; σ fA
晶断裂特征, 未发现明显的韧窝特征, 个别位置晶界
为材料在惰性介质中的断后伸长率。
裂强度; δ fA
有宽化形态, 且晶面上有明显的钝化特征; 在空气环
1.3 断口分析方法
境中, 试样断口 SEM 形貌主要呈韧窝 + 沿晶 + 脆
用 FEI-QUANTA650 型扫描电子显微镜对试
-7 -1 拉伸
性相断裂特征。 7085 高强铝合金在 10 s
样断口进行观察。
速率下存在明显的应力腐蚀敏感性。
2 试验结果与分析 由不同拉伸速率下材料应力腐蚀敏感性的计算
结果和断口特征可知: 随着拉伸速率的降低, 在试验

2.1 不同拉伸速率下的应力腐蚀敏感性
过程中会有更多的氢在试样表面聚集, 根据扩散原
设置拉伸速率为10 s , 在35℃的充氢溶液
-6
-1
理, 表面氢逐步向试样内部渗入, 并分布在晶界位

和35℃的干燥空气下进行试验, 结果如表2所示。
置, 从而引起晶界的弱化。后续在力与氢的共同作
由表2可知: 两种条件下试样的断裂强度和断裂时
间相近, 但是在充氢环境下, 材料的断后伸长率有所 用下发生沿晶断裂。

-6 -1
降低。通过计算, 在拉伸速率为 10 s 时, 7085 3 结论
为3.19% , 相对较低, 说明材料
高强铝合金的I SSRT
( 1 ) 7085 高强铝合金材料在充氢溶液中存在

没有明显的应力腐蚀开裂倾向。
氢致应力腐蚀开裂的现象。断口主要呈沿晶断裂特

-6 -1
表2 拉伸速率为10 s 时的7085高强铝合金
应力腐蚀试验结果 征, 且晶界有一定程度的宽化形态。

( 2 ) 7085高强铝合金材料在充氢溶液中的氢
条件 断裂强度 / MPa断裂时间 / h断后伸长率 / % I SSRT %
/
致应力腐蚀开裂现象的发生与拉伸速率有直接关
干燥空气 514.0 33.3 7.0 3.19
系, 较大的拉伸速率使聚集的氢含量未达到发生
充氢溶液 511.0 27.2 4.2 3.19
断裂的 临 界 值, 故 不 会 发 生 氢 致 应 力 腐 蚀 断 裂

设置拉伸速率为10 s , 7085高强铝合金在 行为。
-1
-7
35℃充氢溶液和35℃干燥空气下的试验结果如表 ( 3 )通过开展不同拉伸速率下的应力腐蚀试

3所示。由表3 可以看出: 在 35 ℃ 充氢溶液中, 试 验, 可以为高强铝合金的氢致应力腐蚀开裂试验方

样的断裂强度、 断裂时间以及断后伸长率与35℃空 法和评价技术的研究提供技术支撑。
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