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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13、pol2lutedandunpollutedsea2waterJ.CorrosionScience,1991,32(11):126321275.7韓忠,何毓,林海潮,趙暉.Cu2Al2Mn合金在315%NaCl溶液中脫合金腐蝕研究J.金屬學報,2000,36(5):5212524.8HanZ,HeYF,LinHC,ZhaoH.DealloyingCharacteriza2tionsofCu2AlAlloyinMarineenvironmentJ.JournalofMaterialsScienceLetters,2000,19:393395.圖5不同程度脫鋁區域的BSE像及元素分布Fig15BSEimageandelementdistributionofCu29Al22Mnalloyinthedifferentstageofdealuminization3結論(1)Cu2Al2Mn合金中亞穩相的含鋁量高,優先發生脫鋁腐蝕;進而脫鋁腐蝕沿著亞穩相不斷擴展,亞穩相完全被腐蝕后,腐蝕向相擴展。(2)腐蝕初期,因亞穩相脫鋁而使該區成為貧快訊日前,上海天安軸承有限公司向北京機電研究所真空熱處理技術中心發來喜報,向參加過該設備設計、制造、調試、售后服務的工