镁合金腐蚀相关问题详解.ppt

镁合金腐蚀相关问题 1、金属腐蚀原理 2、影响镁合金抗腐蚀性能的内部因素 3、镁合金电化学保护的难点 4、氢脆 5、应力腐蚀 1、金属腐蚀原理 1、金属腐蚀原理 1、金属腐蚀原理 1、金属腐蚀原理 1、金属腐蚀原理 1、金属腐蚀原理 1、金属腐蚀原理 2、影响镁合金抗腐蚀性能的内部因素 2、影响镁合金抗腐蚀性能的内部因素 2、影响镁合金抗腐蚀性能的内部因素 2、影响镁合金抗腐蚀性能的内部因素 2、影响镁合金抗腐蚀性能的内部因素 2、影响镁合金抗腐蚀性能的内部因素 2、影响镁合金抗腐蚀性能的内部因素 2、影响镁合金抗腐蚀性能的内部因素 2、影响镁合金抗腐蚀性能的内部因素 2、影响镁合金抗腐蚀性能的内部因素 2、影响镁合金抗腐蚀性能的内部因素 3、镁合金电化学保护的难点 3、镁合金电化学保护的难点 3、镁合金电化学保护的难点 3、镁合金电化学保护的难点 3、镁合金电化学保护的难点 3、镁合金电化学保护的难点 3、镁合金电化学保护的难点 4、氢脆 4、氢脆 4、氢脆 4、氢脆 4、氢脆 4、氢脆 4、氢脆 4、氢脆 4、氢脆 4、氢脆 4、氢脆 4、氢脆 5、应力腐蚀 5、应力腐蚀 5、应力腐蚀 5、应力腐蚀 5、应力腐蚀 5、应力腐蚀 5、应力腐蚀 5、应力腐蚀 5、应力腐蚀 5、应力腐蚀 5、应力腐蚀 5、应力腐蚀 5、应力腐蚀 5、应力腐蚀 5、应力腐蚀 5、应力腐蚀 氢的存在形式 ? H-、H、H+ 氢可以H-、H、H+的形式固溶在金属中； ? 氢分子H2 当金属中的氢含量超过溶解度时，氢原子往往在金属的缺 陷（孔洞、裂纹、晶间等）聚集形成氢分子； ? 氢化物 氢在V、Ti、Zr、Mg金属中的溶解度较大；但超 过溶解度后会形成MgH2，Ni也可以形成氢化物； ? 气团：氢与位错结合形成气团 氢陷阱 氢陷阱 氢陷阱 ? 氢在陷阱中富集 过饱和的氢原子在孔隙中结合成分子氢 产生非常大的压力 ? 如果钢中氢浓度为4×10-6 相应氢压高达104 MPa以上。（大气压为0.1MPa） ? 公认机制 – 材料中的氢在应力梯度作用下向高的三向拉应力区富集，当偏聚 的氢浓度达到临界值时，在应力场的联合作用下开裂 ? 氢脆机理 – 氢压理论 – 弱键理论（点阵脆化理论） – 吸附氢降低表面能理论 – 氢促进局部塑性变形理论（H与位错交互作用机理） 降低氢含量的手段 降低氢含量的手段 应力的来源 外应力 内应力：在凝固或者变形过程中，材料内部“比体积不匹配”、变形不均等均可引起内应力 应力腐蚀概述 第一次世界大战期间，用H70经过深冲成型的黄铜弹壳，在战场上出现大量破裂现象。经研究表明，经冲压加工的黄铜弹壳内存在残余应力。在战场含氨气或二硫化按等介质，产生应力腐蚀破裂或季节裂纹。这个问题通过240-260℃退火，消除残余应力来解决 应力腐蚀概述 SCC在石油、化工、航空、原子能行业中都受到广泛重视，如发动机厂中的汽轮机叶片、钢结构桥梁、输气输油管道、飞机零部件。 1967年12月，美国西弗吉尼亚州和俄亥俄州之间的俄亥俄大桥突然倒塌，死46人。事故调查结果就是因为应力+大气中微H2S导致钢梁产生应力腐蚀所致。 应力腐蚀概述 应力腐蚀概述 定义： 受一定拉伸应力作用的金属材料在某些特定的介 质中，由于腐蚀介质和应力的协同作用而发生的 脆性断裂现象。 应力腐蚀概述 SCC需要同时具备三个条件: (1) 敏感的金属材料 (2) 特定的腐蚀介质 (3) 足够大的拉伸应力 特定的材料：不存在应力时，单纯的腐蚀作用？No 不存在腐蚀时，单纯的应力作用？No 孕育期－裂纹萌生阶段，即裂纹源成核所需时间，约 占整个时间的90％左右； 裂纹扩展期－裂纹成核→临界尺寸 快速断裂期－裂纹达到临界尺寸后，由纯力学作用裂 纹失稳瞬间断裂 拉伸应力 材料 腐蚀介质 一定时间 裂纹形核 裂纹亚临界扩展 裂纹达到临界尺寸 失稳断裂 SCC裂纹分为晶间型、穿晶型和混合型三种 – 裂纹的途径取决于材料与介质 – 同一材料因介质变化，裂纹途径也可能改变 应力腐蚀裂纹的主要特点是： – 裂纹起源于表面 – 裂纹的长宽不成比例，相差几个数量级 – 裂纹扩展方向一般垂直于主拉伸应力的方向 – 裂纹一般呈树枝状 沿晶应力腐蚀开裂-IGSCC 穿晶应力腐蚀开裂-TGSCC ? 在发生SCC的环境中，金属表面通常被钝化膜覆盖，金 属不与腐蚀介质直接接触 ? 当钝化膜遭受局部破坏后，裂纹形核，并在应力作用下 裂纹尖端沿某一择优路径定向活化溶解，导致裂纹扩 展，最终发生断裂 – A 膜局部破裂导致裂纹形核 – B 裂尖定向溶解导致裂纹扩展 – C 断裂 机制----钝化膜破裂-