热循环对Mn、Cr元素含量不同的A7N01铝合金腐蚀行为影响的研究

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1、国内图书分类号：TG172密级：公开西南交通大学研究生学位论文热循环对Mn、Cr元素含量不同的A7N01铝合金腐蚀行为影响的研究年级2015级姓名黄翠申请学位级别工学硕士专业化学工程与技术导师王晓敏副教授二零一八年五月ClassifiedIndex:TG172SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisEffectofthermalcyclingoncorrosionbehaviorofA7N01aluminumalloywithdifferentcontentofMnandCr

2、elementsGrade：2015Candidate：HuangcuiAcademicDegreeAppliedfor：MasterDegreeSpecialty：ChemicalEngineeringandTechnologySupervisor：Dr.WangXiaominMay,2018西南交通大学硕士研究生学位论文第I页摘要A7N01S-T5铝合金是可热处理强化铝合金，在高速列车车体上应用广泛。微量元素会影响铝合金多方面性能，其中微量元素Mn、Cr的适量添加会使铝合金腐蚀性能得到很大改善。列车常用铝合金在焊接过程中

3、，焊接热输入对铝合金的微观组织相组织，力学性能及腐蚀性能等都会产生影响。本文针对A7N01S-T5中Mn、Cr元素的添加量及焊接热循环对铝合金性能的影响，采用两种Mn、Cr含量的A7N01S-T5铝合金，应用焊接热模拟方法，研究经历不同峰值温度热循环后两种铝合金的力学性能和腐蚀性能变化。在课题组前期研究的基础上，选取高Mn、Cr含量的A7N01S-T5铝合金H和低Mn、Cr含量的A7N01S-T5铝合金L。依据在实际焊接过程获得的焊接参数，制定了四种热循环参数进行热模拟实验，得到八种试件H1，H2，H3，H4和L1，L2，L

4、3，L4（1，2，3，4分别对应峰值温度为458℃，415℃，360℃，260℃的四种热循环曲线）。试验结果表明：经历不同参数的热循环后八种材料的抗拉强度和屈服强度的整体趋势与母材相比没有变化，均为H优于L。从TEM结果可知，L3的晶界上η相含量少，无沉淀析出带宽，晶界周围干净；H3的晶界及周围都存在析出相和沉淀相，这些相的存在使裂纹产生的倾向变大，不利于材料的力学性能。L1，L2，L4和H1，H2，H4这6种材料的TEM结果与L3和H3刚好相反，因此抗拉强度和屈服强度的结果也相反。动电位扫描结果表明，L的开路电位比H低，自

5、腐蚀电流密度L比H大，循环极化滞后环H比L小，交流阻抗容抗弧、点蚀电阻、转移电阻的值均为H比L大，电化学实验结果表明耐腐蚀性能H优于L。主要原因是Mn、Cr元素在合金中以金属间化合物的形式存在，这些金属间化合物中含有杂质元素，使合金中杂质元素含量降低，合金的耐腐蚀性能提高。经历不同参数的热循环后的试件，H3的开路电位比L3的低，自腐蚀电流密度H3比L3大，滞后环H3比L3大，容抗弧、点蚀电阻、转移电阻的值均为L3比H3大，说明材料的抗腐蚀性能L3优于H3；但经历参数1，2，4热循环后，两种铝合金的耐腐蚀性能与经历参数3的相反

6、，即耐腐蚀性能L1弱于H1，L2弱于H2，L4弱于H4。由于H比L的Mn、Cr含量高，铝合金在经历参数1和2高温热循西南交通大学硕士研究生学位论文第II页环过程中晶粒发生了再结晶，当温度继续上升到440℃左右时，有利于晶粒细化，Mn、Cr元素能抑制晶粒细化，阻止再结晶的生成Mn、Cr能抑制晶粒细化阻止再结晶生成，细小晶粒不利于铝合金的抗腐蚀性能，因此H铝合金的抗腐蚀性能比L铝合金好。L3晶界上η相存在少无沉淀析出带宽，晶界周围干净；H3晶界及其周围有析出相和沉淀相，这些析出相和沉淀相的电位相比铝基体高，金属发生腐蚀时低电位的

7、铝基体优先溶解给合金造成腐蚀通道，使合金腐蚀速率加快铝合金容易被腐蚀，因此H3的抗腐蚀性能比L3弱。在L4的晶界上有断断续续分布的析出相，也存在无沉淀析出带，在晶内存在尺寸为100nm~200nm的弥散相；而H4的晶界和晶内析出相的分布情况和L3相似，因此H4的抗腐蚀性能比L4好。电化学噪声技术能够准确地反应材料表面点蚀发生、钝化膜的破坏与修复过程。时域谱结果表明：母材和热模拟试件无论浸泡多久材料噪声电位的趋势不变，铝合金抗点蚀能力不变与动电位扫描结果得出的结论一致。频率谱分析结果表明在溶液NaCl-H2O2中浸泡液96h后

8、，经历不同参数热循环后铝合金的抗点蚀能力与时域谱分析结果一致。Mn、Cr元素的含量以及焊接热循环对A7N01S-T5铝合金的腐蚀性能会产生交互影响，在不同的焊接热输入条件下，Mn,Cr含量对A7N01S-T5铝合金的腐蚀性能产生的影响不同，在峰值温度为360℃时Mn、Cr元素的含量A7N0