作者：张毅
本试验通过对比两种不同镁含量铝合金的应力腐蚀敏感性，研究合金成分对铝一镁合金应力腐蚀行为的影响。
1 材料及试验
1.1材料准备
试验材料为5083和5A30铝合金挤压型材，其实测化学成分如表1所示。为提高铝一镁合金的强度，将5083和5A30铝合金挤压型材进行了预拉伸均匀变形，预拉伸变形量为l0%，然后在2200C稳定化退火2h。
1.2显微组织观察
金相组织观察在光学显微镜上进行，浸蚀剂为1%氢氟酸(HF)+1.5%盐酸(HCl)+2.5%硝酸( HN03) +95%（质量分数）水的混合酸溶液。TEM显微组织观察在H-800透射电子显微镜上进行，加速电压为200 kV。
1.3电化学测试
切取预拉伸变形后经退火的片状拉伸样品，经过打磨、机械抛光、蒸馏水冲洗、无水乙醇脱脂、非工作表面用环氧树脂封涂，有效面积约1cm2，晾干备用。极化曲线测试采用三电极测试体系，其中工作电极为待测合金样品，对比电极为铂电极，参比电极为饱和甘汞电极(SCE)，为提高电极电位的精度，试验中引入盐桥，电解液的质量分数为3. 5%的NaC1溶液。
1.4慢应变速率拉伸测试
沿型材纵向（挤压轴向）切取应力腐蚀试样，试样按国家标准CB/T 15970.4- 2000标准进行加工，对工作段标距长25mm、宽6 mm、厚3 mm的矩形试样进行SSRT测试。试样用600#-1000#砂纸打磨，然后用丙酮清洗，再用蒸馏水清洗并吹干，用氯丁橡胶封闭非工作段表面。安装试样后施加约150 N的预加载荷以消除减速齿轮、夹具等的间隙，应变速率为3. 33×10-6S-1，环境分别为空气和质量分数为3. 5%的NaCl溶液。仪器自动记录整个应力腐蚀拉伸过程数据，试样断裂后迅速取下，用蒸馏水冲洗断口，再放在丙酮中用超声波清洗，吹干后放入干燥皿中，在HitaChi S-3400N扫描电镜进行断口形貌分析，加速电压为20 kV。
2 结果与讨论
2.1 显微组织形貌对比
5083和5A30铝合金型材的金相显微组织如图1所示。室温下合金主要相组成物为a( A1)、β( M9s A18)、(FeMn) Al6、Mg2Si，基体晶粒呈扁平状，晶粒明显沿挤压方向有伸长变形，B相在伸长的晶粒内部及晶界均有析出，沿挤压方向发生伸长变形，第二相在晶内及晶界均有析出。5A30铝合金的组织较5083铝合金的更均匀，晶粒尺寸更小，而析出相B数量多，因此5A30铝合金的抗拉强度及伸长率均比5083铝合金的高。
5083和SA30铝合金型材的TEM形貌如图2所示。由图可见，SA30铝合金的晶内析出相B含量明显多于5083铝合金，且B相尺寸更细小，分布更均匀，这与OM分析结果是一致的。同时，SA30铝合金的晶界析出相β含量也多于5083铝合金，β相更趋于网状连续分布。
2.2 阳极极化行为对比
5083和5A30铝合金的阳极极化曲线如图3所示。测得5083铝合金的自腐蚀电位为-0.766V，而SA30铝合金的自腐蚀电位为-0. 811V，5083铝合金的自腐蚀电位高于SA30铝合金的，因此更耐蚀。这表明在同样的预拉伸变形及退火条件下，随着镁含量的增加，铝．镁合金型材的自腐蚀电位下降，耐腐蚀能力下降。
2.3慢应变速率拉伸应力．应变曲线对比
将5083和SA30铝合金试样分别在空气中和质量分数为3. 50-/0的NaCI溶液中进行SSRT试验，应变速率为3. 33×10-6 S-I，应力，应变曲线如图4所示。由图4可见试样在溶液中的伸长率明显低于空气中的，抗拉强度也比空气中的有不同程度的降低，这说明5083和SA30铝合金在质量分数为3.5%的NaCl溶液中具有应力腐蚀敏感性。
为了表征合金在w( NaCl)=3.5%的NaCl溶液中的SCC敏感性，定义应力腐蚀指数ISSRT。应力腐蚀指数ISSRT是将SSRT试验所获得的各项力学性能指标进行数学处理的结果，与单项力学性能指数相比能更好地反映应力腐蚀断裂敏感性，常作为应力腐蚀的重要判据，计算式为：
式中：
一般地，0 <ISSRT<1，随该指数增加，意味着SCC敏感性增加。
ISSRT计算结果如表2所示。从表2可以看出，虽然SA30铝合金在空气中的抗拉强度及伸长率均比5083铝合金的高，但5083铝合金在溶液中的伸长率反而略高于SA30铝合金的，SA30铝合金的ISSRT值比5083铝合金的高得多，表明SA30铝合金具有更强的应力腐蚀敏感性。铝合金的成分影响氧化膜的厚度，在相同环境条件下，低镁铝合金的氧化膜要比高镁铝合金的厚，因为在腐蚀的过程中，溶解反应和成膜反应是同时进行的，但β相的溶解比基体的氧化快得多，故β相数量多，生成的氧化膜层薄。随着镁含量的增加，第二相β相数目增多，故镁含量越高，合金的耐蚀性越差。5A30铝合金的镁含量较5083铝合金的高，因此耐蚀性差，这与两者的自腐蚀电位差别是相对应的。
2.3 SSRT断口形貌对比
5083和5A30铝合金在空气中均发生韧性断裂，拉伸断口为典型的韧窝型断口。但在w( NaC1)=3. 5%的NaCI溶液中SSRT拉伸时，断口表面平齐，断口形貌如图5所示。由图5可见，5083铝合金断口呈现混合型断裂形貌，边缘处可观察到准解理特征，而SA30铝合金断口呈现局部沿晶界或相界开裂形貌，SA30铝合金脆断特征更明显。这表明SA30铝合金具有较强的SCC敏感性，这主要是由于Mg的偏析作用，大量B相在晶界析出，并呈网状连续分布，且B相脆性较高，容易引起沿晶脆性断裂。
3 结论
1)5083和5A30铝合金在w( NaCI) =3.5%的NaCI溶液中慢应变速率拉伸时，其伸长率明显低于在空气中的，两种铝合金都具有应力腐蚀敏感性。
2)5A30铝合金在空气中的抗拉强度及伸长率均比5083铝合金的高，但5A30铝合金的应力腐蚀敏感指数(ISSRT)比5083铝合金高得多，SA30铝合金具有更强的应力腐蚀敏感性。
3)随着镁含量的增加，铝．镁合金的自腐蚀电位下降，β相在晶界析出增多，并呈网状连续分布，容易引起沿晶脆性断裂。
4摘要：采用慢应变速率拉伸( SSRT)测试了5083和SA30铝合金型材的应力腐蚀开裂(SCC)敏感性，对比研究了两种合金的自腐蚀电位、显微组织及断口形貌。结果表明，两种铝合金在质量分数为3.5%的NaCI溶液中都具有SCC敏感性；5A30铝合金在空气中的抗拉强度及伸长率均比5083铝合金的高，但SA30铝合金的应力腐蚀敏感指数(ISSRT)比5083铝合金的高得多，SA30铝合金具有更高的应力腐蚀敏感性；随着镁含量的增加，铝合金的自腐蚀电位下降，B相在晶界析出增多，并呈网状连续分布，容易引起沿晶SCC。
