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论文针对6xxx系铝合金晶间腐蚀机理上矛盾的学术观点,进行了不同Mg/Si比A1-Mg-Si合金腐蚀机理及Cu含量对A1-Mg-Si合金晶间腐蚀敏感性影响机理的研究。
论文测定了A1-Mg-Si合金晶界各组成相Si、α(A1)、Mg2Si在3.5％NaC1溶液中的极化曲线,研究了不同Mg/Si比A1-Mg-Si合金晶界组成相(A1-Mg2Si及A1-MgESi-Si),间的动态电化学偶合行为,结合不同Mg/Si比模拟A1-Mg-Si合金腐蚀形貌的观察,建立了不同Mg/Si比A1-Mg-Si合金的晶间腐蚀机理。结果表明,A1-Mg-Si合金晶界Si粒子电位比其边缘A1基体正,在整个腐蚀过程中作为阴极导致其边缘A1基体的阳极溶解。晶界Mg2Si电位比其边缘A1基体负,在腐蚀初期将作为阳极而发生阳极溶解;由于Mg2Si中活性较高元素Mg的优先溶解,不活泼元素Si富集,致使Mg2Si电位正移,甚至与其边缘A1基体发生极性转换,导致其边缘A1基体的阳极溶解。Mg/Si＞1.73的A1-Mg-Si合金晶界只存在不连续分布的Mg2Si相,不能在晶界形成连续腐蚀通道,合金不表现出晶间腐蚀敏感性。Mg/Si＜1.73的A1-Mg-Si合金晶界同时析出Mg2Si相和Si粒子;腐蚀首先萌生于Mg2Si相表面及Si粒子边缘的无沉淀带;而后,腐蚀将沿晶界Si粒子及Mg2Si边缘的无沉淀带继续发展,而且Si粒子的存在协同促进了Mg2Si边缘无沉淀带的阳极溶解。Si粒子促进了腐蚀的发展,导致Mg/Si＜1.73的A1-Mg-Si合金表现出严重的晶间腐蚀敏感性。
另外,论文还测量了A1-Mg-Si-Cu合金晶界各组成相θ(A12Cu)、Q、Si、α(A1)在3.5％NaC1溶液中的极化曲线,模拟其晶界相组成,研究了θ-Q-Si-α(A1)四电极体系的动态电化学偶合行为,提出了A1-Mg-Si-Cu合金的晶间腐蚀作用机理,进而解释了Cu的加入,加剧合金晶间腐蚀敏感性的原因。结果表明,合金晶界相组成中Q相的自腐蚀电位最负,且θ相和Si的自腐蚀电位都较A1基体正,所以A1-Mg-Si-Cu合金的晶间腐蚀首先萌生于Q相表面及θ相和Si粒子边缘的无沉淀带;而后由于θ相、Si粒子一方面使其自身边缘无沉淀带发生严重的阳极溶解,另一方面θ、Si的存在促进Q相中活泼元素Mg优先溶解,不活泼元素Si、Cu富集,引起Q相与晶界无沉淀带发生极性转换,进而协同促进了Q相边缘无沉淀带的阳极溶解。即腐蚀将沿θ相、Si及Q相粒子边缘的无沉淀带发展,导致合金出现严重的晶间腐蚀敏感性。
添加入Cu元素后会加剧Mg/Si＜1.73的A1-Mg-Si合金晶间腐蚀敏感性的主要原因可能是改变了合金晶界区域的析出相类型,使晶界区域析出相由原来析出Si及Mg2Si转变为析出Q相、e相及Si粒子,增加了晶界无沉淀带阳极溶解与腐蚀的电化学动力之故。