Al-Zn-Mg-(Cu)合金腐蚀与强化相微结构的关系研究

It has been estimated that, worldwide, the direct financial loss caused by corrosion reached about $700 billion per year. In China it accounts for 4% of the total gross production of the country. Due to the rapid development of the large aircraft project and high-speed train railway project, corrosion of aluminum alloys that are widely used in transportation vehicles has become a more and more serious issue for scientists and engineers. Inevitably, the study of corrosion resistance ofaluminum alloys shall be promoted and enhanced. The corrosion behaviors of alloys are complex, including self-corrosion and corrosive reaction between the materials and the environment. Hided in corrosion products, and initially occurred in a very small area, the origins of these corrosive reactions are difficult to be directly observed, and therefore difficult to be understood in depth. Recently, it has been demonstrated that electron microscopy can play an important role in gaining in-depth understanding of corrosion mechanism of materials. This proposal aims to investigate the relations between the corrosion behaviors and the precipitates microstructures of the 7XXX Al-Zn-Mg-(Cu) alloys in simulated in-service conditions, such as corrosion environment and loaded stress. the precipitate microstructures consist of the secondary phase particles, hardening nanoprecipitates, grain boundary precipitates, precipitates free zones, and so on. Our prior investgations indicate that understanding the microscopic corrosion mechanism may help to optimize the compositions and the heat treatments to enhance the corrosion resistance of the Al-Zn-Mg-(Cu) alloys.

全世界每年因金属腐蚀造成的直接经济损失约达7000亿美元，我国因金属腐蚀造成的损失占国民生产总值的4%。在我国，以铝合金为主要结构材料的高速列车和大飞机正在飞速发展，铝合金腐蚀是无法避免的问题。腐蚀是材料与复杂环境相互作用的结果，往往从非常微小的区域开始，腐蚀过程中发生的物理化学反应被腐蚀产物严重掩盖，很难被深入认识。近年来，随着电镜技术的发展，人们对材料微观结构的研究更加深入，一些先进的电镜技术也逐渐被引入腐蚀的研究中。本项目拟利用传统的电子显微学技术、原子成像技术、（准）原位技术及三维成像技术等先进表征手段，研究Al-Zn-Mg-(Cu)合金在特定的环境条件下（腐蚀气氛、应力作用）微结构（粗大第二相、纳米析出相、晶界析出相、晶界无析出带、晶粒及晶间结构等）与腐蚀的内在联系。我们的一些前期工作表明在深入理解合金腐蚀微观机理的基础上，优化合金成分及热处理工艺，可以提高合金的耐腐蚀性能。

全世界每年因金属腐蚀造成的直接经济损失约达7000亿美元，我国因金属腐蚀造成的损失占国民生产总值的4%。在我国，以铝合金为主要结构材料的高速列车和大飞机正在飞速发展，铝合金腐蚀是无法避免的问题。腐蚀是材料与复杂环境相互作用的结果，往往从非常微小的区域开始，腐蚀过程中发生的物理化学反应被腐蚀产物严重掩盖，很难被深入认识。近年来，随着电镜技术的发展，人们对材料微观结构的研究更加深入，一些先进的电镜技术也逐渐被引入腐蚀的研究中。课题组利用原子成像技术平台对Al-Zn-Mg-(Cu)合金中的强化相进行了深入的原子尺度表征，测定了7xxx系铝合金中一系列纳米析出相的原子结构模型，并揭示和重新定义了7xxx系铝合金的析出相结构与形貌的演变规律；利用准原位TEM观察揭示了7055铝合金不同腐蚀形貌与微结构之间的联系，为调控析出相微结构来改善合金的抗腐蚀性能提供了科学基础；探明了主要合金元素Zn、Mg的含量对Al-Zn-Mg-(Cu)合金的局部腐蚀行为和微结构的影响。基于以上实验观察和理论研究，开发出了一种能够同时提高7xxx系铝合金综合力学性能和抗腐蚀性能的新型热处理工艺，该方法可以降低制备成本并且适用于工业化应用。另外，探索出了能够改善高铁列车用7N01铝合金综合力学性能的预变形+人工时效的热加工工艺；提出了两种能够改善大尺寸7xxx系铝合金淬火后强度不均匀性的方法。上述基础问题的研究可以为制备高耐蚀铝合金提供合金成分设计和热处理工艺优化的指导。