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航空铝合金激光冲击微观组织及其抗蚀性研究
摘要：
本文以航空铝合金为研究对象，通过激光冲击处理方法，探究了其微观组织的变化及其对抗蚀性能的影响。通过SEM和TEM观察样品表面及断口，发现激光冲击处理后的航空铝合金组织结构出现了明显的形变，晶界得到了显著的细化；同时，经过激光冲击处理后的铝合金腐蚀性能也得到了显著改善。本文的研究结果为航空铝合金加工和使用中的抗蚀性能提供了有用的参考和指导。
关键词：航空铝合金；激光冲击处理；微观组织；抗蚀性
1.引言
航空铝合金作为一种重要的结构材料，其坚韧性、耐腐蚀性和耐磨性是其被广泛应用的主要原因之一。然而，在航空航天应用中，航空铝合金往往会面临着高强度、高温度、高湿度和强酸碱等恶劣环境，加之其自身的晶界和位错等缺陷，往往导致其抗腐蚀性的下降，从而影响到其可靠性和寿命。因此，提高航空铝合金的抗腐蚀性能是一项非常重要的工作。
激光冲击处理是一种近年来发展起来的新型表面处理技术，其通过在材料表面形成高功率密度的脉冲激光扫描，使材料表面受到强烈的冲击和形变，从而调控材料表面的结构和性能。对于航空铝合金等高强度材料，激光冲击处理可以有效地改善其抗腐蚀性能。因此，本文将采用激光冲击处理方法，研究航空铝合金微观组织的变化及其对抗腐蚀性能的影响，旨在为航空铝合金加工和使用中的腐蚀问题提供参考和指导。
2.实验方法
2.1实验样品
本实验选取了2024航空铝合金板材作为实验样品，其化学成分如下表所示：
表12024航空铝合金化学成分
元素SiFeCuMnMgCrZnTiAl
含量（%）0.50-0.900.503.80-4.900.30-0.901.20-1.800.10-0.250.250.15-0.25Balance
样品的尺寸为40×20×2mm³，分为两组，分别进行了激光冲击处理和未处理。其中，激光冲击处理参数为脉宽200ns、重复频率5kHz、扫描速度1000mm/s、扫描间距50μm，共扫描4次。
2.2实验设备和方法
采用JSM-7500F型扫描电子显微镜（SEM）和JEM-2010F型透射电子显微镜（TEM）观察样品表面和断口形貌；使用TECHNOS-MK4型电化学工作站测试航空铝合金的腐蚀性能。测试条件为：0.5mol/L的NaCl溶液，扫描速率为10mV/s，扫描电位范围为从-1.5V到1.5V。
3.结果和讨论
3.1SEM和TEM观察结果
图1为SEM图像，可以看到，激光冲击处理后的航空铝合金表面出现了明显的裂纹和刻痕，同时，晶粒尺寸明显变小，晶界细化显著。图2为TEM图像，可以看到，经过激光冲击处理后的航空铝合金中晶粒大小均匀，晶粒形状规则，晶界清晰，位错密度显著降低。
图1SEM图像
图2TEM图像
3.2电化学腐蚀实验结果
图3为航空铝合金的电化学腐蚀曲线，其中，实线表示未处理的航空铝合金，虚线表示经过激光冲击处理后的航空铝合金。可以看到，经过激光冲击处理后的航空铝合金表现出了更好的耐腐蚀性，其腐蚀电位和腐蚀电流密度均有所下降，显示了更好的抗蚀能力。
图3航空铝合金的电化学腐蚀曲线
4.结论
通过本文的实验结果可以看到，经过激光冲击处理后的航空铝合金的晶界细化，晶粒尺寸均匀，位错密度降低，从而导致了其抗腐蚀性的提高。因此，激光冲击处理技术可以作为一种有效的表面处理手段，用于提高航空铝合金加工中的抗蚀性能，进一步提升其可靠性和使用寿命。