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文檔簡介
1、Cu2Al2Mn合金脫合金腐蝕現象的研究趙暉,韓忠(11沈陽理工大學材料科學與工程學院,遼寧沈陽110168;21中國科學院金屬研究所,遼寧沈陽110016)摘要:采用電子探針技術研究了Cu2Al2Mn合金脫合金腐蝕現象及其產物。結果表明,Cu2Al2Mn合金中亞穩相含鋁量較高,優先發生脫鋁腐蝕,并沿著亞穩相不斷擴展,待亞穩相完全被腐蝕后,腐蝕向相擴展,腐蝕產物中含有鋁元素、氯元素及氧元素。腐蝕初期,因亞穩相脫鋁而使該區成為貧鋁富銅區;腐蝕后期,亞穩相被完全腐蝕而使該區成為富鋁的產物區。關鍵詞:電子探針;脫合金腐蝕;銅合金中圖分類號:TG146;TG17413文獻標識碼:A文章編號:02542
2、6051(2006)042032StudyonDealloyingCorrosionCuZHAOHui,1(11CollegeofMaterialsScienceandEngineering,ShenyangLiaoning110168,China;21InstituteofMetalResearch,ShenyangLiaoning110016,China)Abstract:DealloyingcorrosiofCu2Al2MnalloywerestudiedbyEPMtechnology.Theresultsshowthatdealumfirstduetothealuminum2richa
3、tmetastablephaseofCu2Al2Mnalloy,andthendevelopswithinphasecontinuously.Afterphaseisfullycorroded,thecorrosionadvancestothephaseandthecorrosionproductscontainelementsofaluminum,chlorineandoxygen.Intheearlystageofdealuminiza2tionthemetastablephasesbecomealuminum2depletedandcopper2richzones,whileinthef
4、inalstagethecorrodedare2asbecomealuminum2richzonesbecauseoffullcorrosionofmetastablephase.Keywords:electronprobemicroscopy(EPM);dealloyingcorrosion;Cualloy合金中的某一組分優先從合金中減少或消失,而122留下一種改變了的組織的腐蝕過程稱為脫合金。Cu2Zn合金的脫鋅是脫合金現象中最為普遍的一種32456形式,脫合金還包括銅合金中的脫鋁,脫鎳,脫錫等。而在鋁青銅脫合金方面的研究很少,大多數研究者用脫鋅的機制來解釋鋁青銅的脫鋁。單相Cu2Al合金
5、相對多相合金來說不發生脫鋁腐蝕,研究工作集中在多相合金的選擇性腐蝕方面。本文作者曾對Cu29Al22Mn合金在315wt%NaCl溶液中的7,8脫鋁腐蝕進行了研究,結果表明,亞穩2相發生優先脫鋁腐蝕。本文利用EPM對Cu29Al22Mn合金在海水環境中脫合金腐蝕及其腐蝕產物進行了詳細分析。金前后各相的成分及腐蝕產物的成分。2試驗結果與分析圖1為未發生脫合金腐蝕的Cu29Al22Mn合金背散射電子像(BSE,back2scatteredelectronimage)及Al、Cu元素分布線掃描結果。由圖1可見,未發生脫合金腐蝕合金有基體相和連續分布的亞穩相,其中Al元素分布的線掃描結果表明亞穩相的含
6、Al量高于基體相。定量分析結果為相含鋁量為8137wt%,而亞穩相含鋁量為15114wt%。這種成分相差懸殊的兩相合金的電化學腐蝕屬于短路電池腐蝕,含鋁量較高的亞穩相會作為陽極發生優先溶解。1試驗材料與方法試驗樣品為使用兩年的艦船海水管路中鋁青銅(Cu29Al22Mn)管,其主要化學成分(質量分數,%)為8195Al、2133Mn、余量Cu,取樣位置在合金管的縱切面。采用EPM810Q電子探針分析儀分析試樣中脫合作者簡介:趙暉(1968101),男,山東煙臺人,副教授,博士生,主要從事金屬材料表面改性的研究,發表論文10余篇。聯系電話2mail:zhaohui_196
7、8收稿日期:2005212228圖1Cu29Al22Mn合金的BSE像及元素分布Fig11BSEimageandelementdistributionofCu29Al22Mnalloy46金屬熱處理2006年第31卷第4期圖2為Cu29Al22Mn合金脫合金腐蝕初期的背散射電子像及Al、Cu元素分布面掃描結果。由圖2a可以看出,脫合金腐蝕沿亞穩相不斷擴展,幾乎是以連續分布的亞穩相為通道。由圖2b可見,在貧鋁區中,對應形貌圖中“黑線”區含鋁量較高,初步斷定“黑線”區存在含有Al的腐蝕產物。由上述試驗結果可以推斷,富含鋁的亞穩相優先發生脫鋁腐蝕后成為貧鋁富銅區,被腐蝕區域有可能存在含鋁腐蝕產物。圖
8、3為Cu29Al22Mn合金脫鋁腐蝕較為嚴重區域的背散射電子像及Al、Cu、Cl、O元素分布的面掃描結果。從形貌圖3a可以看出,亞穩相已經完全被腐蝕,腐蝕已向基體擴展。原來亞穩相的位置出現了大量的腐蝕產物,產物多處形成裂紋。圖3b中l元素的面掃描結果表明,腐蝕產物中富含鋁,說明是脫鋁腐蝕形成的含鋁產物。圖3c中Cu元素的面掃描結果表明,腐蝕產物中不含有銅,這也從側面反應出銅沒有參加腐蝕反應而留在產物中。圖3d、e中Cl、O元素的面掃描結果表明,腐蝕產物中不同程度地含有Cl元素和O元素。可以斷定,腐蝕產物中含有Al、Cl和O元素。圖4為Cu2Al2Mn合金發生不同程度脫鋁區域的背散射電子像及Al
9、、Cu。從圖4a中可以看出,、腐蝕程相的走向逐漸擴展A,凡是腐蝕發(包括很窄的“黑線”區),圖2Cu29Al22Mn合金腐蝕初期的BSE像及元素面分布Fig12BSEimageandelementareadistributionofCu29Al22Mnalloyintheearlystageofdealuminizationcorrosion圖3Cu29Al22Mn合金腐蝕后期的BSE像及元素面分布Fig13BSEimageandelementareadistributionofCu29Al22Mnalloyinthefinalstageofdealuminizationcorrosion金屬
10、熱處理2006年第31卷第4期47圖4不同程度脫鋁區域的Cu29Al22Mn合金的BSEFig14BSEimageandelementareadistributionofCu29Al22Mnallintheinizationareas都是富鋁區,圖4c的結果初步表明這些區域銅含量很低。圖5中Al、Cu腐蝕嚴重的區域富含Al,而Cu見在腐蝕產物中富含Al,這從側面反映了Cu。脫鋁腐蝕到很嚴重程度時,使產物中沒有發現Cu元素。,相被完全腐蝕而使該。)腐蝕產物中含有鋁元素、氯元素及氧元素。參考文獻:1AbbasMI.Effectsoftemperatureondezincificationande2
11、lectro2chemicalbehaviourof70230brassinsulphuricacidJ.BritishCorrosionJournal,1991,26(4):2732278.2BeccariaAM,CrousierJ.DealloyingofCu2Nialloysinnatu2ralseawaterJ.BritishCorrosionJournal,1989,24(1):49252.3KohlerS.SelektiveKorrosionvonKupfer2Zink2LegierungenJ.WerkstoffeundKorrosion,1996,47(2):65270.4Ne
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