Cu_Al_Mn合金脫合金腐蝕現(xiàn)象的研究

1、Cu2Al2Mn合金脫合金腐蝕現(xiàn)象的研究趙暉,韓忠(11沈陽理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院,遼寧沈陽110168;21中國科學(xué)院金屬研究所,遼寧沈陽110016)摘要:采用電子探針技術(shù)研究了Cu2Al2Mn合金脫合金腐蝕現(xiàn)象及其產(chǎn)物。結(jié)果表明,Cu2Al2Mn合金中亞穩(wěn)相含鋁量較高,優(yōu)先發(fā)生脫鋁腐蝕,并沿著亞穩(wěn)相不斷擴(kuò)展,待亞穩(wěn)相完全被腐蝕后,腐蝕向相擴(kuò)展,腐蝕產(chǎn)物中含有鋁元素、氯元素及氧元素。腐蝕初期,因亞穩(wěn)相脫鋁而使該區(qū)成為貧鋁富銅區(qū);腐蝕后期,亞穩(wěn)相被完全腐蝕而使該區(qū)成為富鋁的產(chǎn)物區(qū)。關(guān)鍵詞:電子探針;脫合金腐蝕;銅合金中圖分類號:TG146;TG17413文獻(xiàn)標(biāo)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(yōu)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(xiàn)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(shù)研究者用脫鋅的機(jī)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(fā)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(jìn)行了研究,結(jié)果表明,亞穩(wěn)2相發(fā)生優(yōu)先脫鋁腐蝕。本文利用EPM對Cu29Al22Mn合金在海水環(huán)境中脫合金腐蝕及其腐蝕產(chǎn)物進(jìn)行了詳細(xì)分析。金前后各相的成分及腐蝕產(chǎn)物的成分。2試驗結(jié)果與分析圖1為未發(fā)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(jié)果。由圖1可見,未發(fā)生脫合金腐蝕合金有基體相和連續(xù)分布的亞穩(wěn)相,其中Al元素分布的線掃描結(jié)果表明亞穩(wěn)相的含

6、Al量高于基體相。定量分析結(jié)果為相含鋁量為8137wt%,而亞穩(wěn)相含鋁量為15114wt%。這種成分相差懸殊的兩相合金的電化學(xué)腐蝕屬于短路電池腐蝕,含鋁量較高的亞穩(wěn)相會作為陽極發(fā)生優(yōu)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(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù),%)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(fā)表論文10余篇。聯(lián)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(jié)果。由圖2a可以看出,脫合金腐蝕沿亞穩(wěn)相不斷擴(kuò)展,幾乎是以連續(xù)分布的亞穩(wěn)相為通道。由圖2b可見,在貧鋁區(qū)中,對應(yīng)形貌圖中“黑線”區(qū)含鋁量較高,初步斷定“黑線”區(qū)存在含有Al的腐蝕產(chǎn)物。由上述試驗結(jié)果可以推斷,富含鋁的亞穩(wěn)相優(yōu)先發(fā)生脫鋁腐蝕后成為貧鋁富銅區(qū),被腐蝕區(qū)域有可能存在含鋁腐蝕產(chǎn)物。圖

8、3為Cu29Al22Mn合金脫鋁腐蝕較為嚴(yán)重區(qū)域的背散射電子像及Al、Cu、Cl、O元素分布的面掃描結(jié)果。從形貌圖3a可以看出,亞穩(wěn)相已經(jīng)完全被腐蝕,腐蝕已向基體擴(kuò)展。原來亞穩(wěn)相的位置出現(xiàn)了大量的腐蝕產(chǎn)物,產(chǎn)物多處形成裂紋。圖3b中l(wèi)元素的面掃描結(jié)果表明,腐蝕產(chǎn)物中富含鋁,說明是脫鋁腐蝕形成的含鋁產(chǎn)物。圖3c中Cu元素的面掃描結(jié)果表明,腐蝕產(chǎn)物中不含有銅,這也從側(cè)面反應(yīng)出銅沒有參加腐蝕反應(yīng)而留在產(chǎn)物中。圖3d、e中Cl、O元素的面掃描結(jié)果表明,腐蝕產(chǎn)物中不同程度地含有Cl元素和O元素?？梢詳喽?腐蝕產(chǎn)物中含有Al、Cl和O元素。圖4為Cu2Al2Mn合金發(fā)生不同程度脫鋁區(qū)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(kuò)展A,凡是腐蝕發(fā)(包括很窄的“黑線”區(qū)),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(qū)域的Cu29Al22Mn合金的BSEFig14BSEimageandelementareadistributionofCu29Al22Mnallintheinizationareas都是富鋁區(qū),圖4c的結(jié)果初步表明這些區(qū)域銅含量很低。圖5中Al、Cu腐蝕嚴(yán)重的區(qū)域富含Al,而Cu見在腐蝕產(chǎn)物中富含Al,這從側(cè)面反映了Cu。脫鋁腐蝕到很嚴(yán)重程度時,使產(chǎn)物中沒有發(fā)現(xiàn)Cu元素。,相被完全腐蝕而使該。)腐蝕產(chǎn)物中含有鋁元素、氯元素及氧元素。參考文獻(xiàn):1AbbasMI.Effectsoftemperatureondezincificationande2

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