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不同取向7020铝合金试样的晶间腐蚀机理研究
摘要：
晶间腐蚀是一种特殊的腐蚀形式，常常出现在某些高强度铝合金中，在工程实践中造成了一定的损失和影响。本文针对7020铝合金在不同取向下的晶间腐蚀机理进行了研究。通过采用电化学法、显微分析技术等手段，分析了不同取向试样的晶间腐蚀特征和机制，发现晶粒取向和晶界能是影响晶间腐蚀的关键因素。同时，也提出了一些预防和控制铝合金晶间腐蚀的建议。
关键词：7020铝合金；晶间腐蚀；取向；晶界能
正文：
1.引言
随着科技的不断进步，高强度铝合金已成为重要的结构材料之一。然而，其在使用过程中常常会出现晶间腐蚀现象，导致材料性能降低，甚至失效。因此，对高强度铝合金晶间腐蚀机理的研究，具有重要的理论和实际意义。
2.实验方法
2.1实验材料
本次实验使用的是7020铝合金试样，其化学成分如下表所示。
表17020铝合金各元素含量（质量分数）
元素AlMgZnMnSiCuFeCrTi其他
含量91.2%-94.5%1.2%-2.0%5.1%-6.0%0.3%-0.9%≤0.5%≤0.5%≤0.5%≤0.25%≤0.15%≤0.15%
2.2实验设备与方法
通过电化学法和显微分析技术，进行铝合金晶间腐蚀实验和分析。
2.2.1电化学法测定晶间腐蚀率
采用三电极系统，在3.5%（w/v）NaCl溶液中进行极化曲线测量，得到极化曲线后计算晶间腐蚀率。
2.2.2显微分析技术
采用光学显微镜和扫描电镜，观察不同取向试样晶粒形貌和晶间腐蚀情况，进一步分析晶间腐蚀机理。
3.实验结果与分析
3.1不同取向试样晶间腐蚀率对比
将7020铝合金试样分别沿横轴、纵轴和45°轴方向制备不同取向试样，测定其晶间腐蚀率。结果如图1所示。
图1不同取向试样晶间腐蚀率对比
从图1中可以看出，沿横轴制备的试样晶间腐蚀率最高，纵轴试样次之，45°轴试样最低。这是由于晶界的形状和分布不同，导致其晶间腐蚀敏感性不同。
3.2不同取向试样显微分析
通过光学显微镜和扫描电镜对不同取向试样进行观察，分析晶间腐蚀的形貌和机理。光学显微镜下观察到沿横轴方向形成了大量的网状晶界腐蚀，如图2所示。
图2沿横轴方向试样晶间腐蚀形貌
扫描电镜下观察到45°轴方向试样晶间腐蚀主要表现为点状腐蚀和局部蚀孔，如图3所示。
图345°轴方向试样晶间腐蚀形貌
通过比较不同取向试样晶界能的计算结果，发现晶界能越低的位置，晶间腐蚀越严重，这也进一步佐证了晶界能对晶间腐蚀敏感性的影响。
4.预防和控制晶间腐蚀的建议
为了预防和控制晶间腐蚀的发生，需要从以下几个环节进行考虑：
4.1控制晶界能
通过控制合金化元素的添加、热处理工艺等方式，尽可能提高晶界能。
4.2选择适当的晶粒取向
选择晶粒取向不易发生晶间腐蚀的方向制备试样。
4.3采用防腐蚀涂层
选择合适的防腐蚀涂层，在试样表面形成一层保护层，防止试样表面的晶间腐蚀发生。
5.结论
晶粒取向和晶界能是影响7020铝合金试样晶间腐蚀的主要因素。通过对不同取向试样的分析和比较，可以看出控制晶界能、选择适当的晶粒取向、采用防腐蚀涂层等方法都可以有效预防和控制铝合金试样晶间腐蚀的发生。本研究可以为相关领域的研究提供参考。