[發(fā)明專利]一種清洗鋁合金應(yīng)力腐蝕斷口的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810226032.8
• 申請(qǐng)日: 2008-11-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101736347A
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-06-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王鋒;熊柏青;張永安;朱寶宏;劉紅偉;李志輝;何小青
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京有色金屬研究總院
• 主分類號(hào): C23G1/02
• 分類號(hào): C23G1/02;C23G1/12
• 代理公司: 北京北新智誠(chéng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11100
• 代理人: 程鳳儒

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明提供了一種清洗鋁合金應(yīng)力腐蝕斷口的方法，適用于鋁合金應(yīng)力腐蝕斷口的觀察和分析。

背景技術(shù)

金屬構(gòu)件在靜應(yīng)力和特定的腐蝕環(huán)境共同作用下所導(dǎo)致的脆性斷裂為應(yīng)力腐蝕，斷裂前沒(méi)有預(yù)兆，不易預(yù)防，危害性極大。應(yīng)力腐蝕所需的應(yīng)力一般是拉應(yīng)力，該應(yīng)力可以很小，在不同介質(zhì)中可以有不同的值。能導(dǎo)致金屬產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕的最小應(yīng)力稱為應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的臨界應(yīng)力。純金屬不發(fā)生應(yīng)力腐蝕，但幾乎所有的合金在特定的腐蝕環(huán)境中都會(huì)引起應(yīng)力腐蝕裂紋。

應(yīng)力腐蝕斷裂起源于表面，且為多源，起源處表面一般存在腐蝕坑，且存在腐蝕產(chǎn)物，應(yīng)力腐蝕斷口的微觀形態(tài)可以是解理或準(zhǔn)解理，沿晶斷裂或混合型斷口，上面還常見(jiàn)二次裂紋，應(yīng)力腐蝕裂紋擴(kuò)展過(guò)程中會(huì)發(fā)生裂紋分叉現(xiàn)象。

研究金屬斷裂面的學(xué)科，是斷裂學(xué)科的組成部分。金屬破斷后獲得的一對(duì)相互匹配的斷裂表面及其外觀形貌，稱斷口。斷口總是發(fā)生在金屬組織中最薄弱的地方，記錄著有關(guān)斷裂全過(guò)程的許多珍貴資料，所以在研究斷裂時(shí)，對(duì)斷口的觀察和研究一直受到重視。通過(guò)斷口的形態(tài)分析去研究一些斷裂的基本問(wèn)題：如斷裂起因、斷裂性質(zhì)、斷裂方式、斷裂機(jī)制、斷裂韌性、斷裂過(guò)程的應(yīng)力狀態(tài)以及裂紋擴(kuò)展速率等。如果要求深入地研究材料的冶金因素和環(huán)境因素對(duì)斷裂過(guò)程的影響，通常還要進(jìn)行斷口表面的微區(qū)成分分析、主體分析、結(jié)晶學(xué)分析和斷口的應(yīng)力與應(yīng)變分析等。隨著斷裂學(xué)科的發(fā)展，斷口分析同斷裂力學(xué)等所研究的問(wèn)題更加密切相關(guān)，互相滲透，互相配合；斷口分析的實(shí)驗(yàn)技術(shù)和分析問(wèn)題的深度將會(huì)取得新的發(fā)展。斷口分析現(xiàn)已成為對(duì)金屬構(gòu)件進(jìn)行失效分析的重要手段。

斷口是斷裂過(guò)程的最真實(shí)、完整的紀(jì)錄，從宏觀到微觀的斷口分析可以揭示斷裂過(guò)程中從裂紋的形核、長(zhǎng)大到斷裂的各個(gè)進(jìn)程中主斷裂面的受力情況、介質(zhì)環(huán)境情況、材料制造情況、以及損傷過(guò)程等。斷口分析是通過(guò)肉眼觀察，和借助顯微分析儀器對(duì)斷裂過(guò)程在斷裂件上留下的痕跡進(jìn)行的綜合分析和檢測(cè)，目的是通過(guò)分析揭示斷裂的過(guò)程、斷裂的性質(zhì)和研究斷裂機(jī)理。斷口分析需要結(jié)合斷裂件的材料組織結(jié)構(gòu)特征和使用環(huán)境狀況等方面的知識(shí)，才能得出正確的判斷。

斷口分析分為宏觀斷口分析和微觀斷口分析兩部分，二者必須相互結(jié)合。宏觀斷口分析主要是用肉眼或借助普通放大鏡進(jìn)行觀察，從而分析裂紋的擴(kuò)展方向、斷裂的起源位置、斷裂過(guò)程的載荷情況等斷裂的宏觀特征；微觀斷口分析需要借助光學(xué)和電子顯微分析儀器進(jìn)行觀察和分析，通過(guò)對(duì)斷口的微觀形態(tài)、結(jié)晶學(xué)特征、殘留元素成分等理化特征的分析，確定斷裂的類型和斷裂的機(jī)理。鋁合金的應(yīng)力腐蝕斷口特征主要表現(xiàn)在：

1、裂紋方向在宏觀上和主拉伸應(yīng)力的方向垂直，微觀上略有偏移；

2、裂紋斷口的形貌，宏觀上屬于脆性斷裂，即使塑性很高的材料也是如此，無(wú)頸縮、杯錐狀現(xiàn)象。微觀上，在斷口上仍有塑性流變痕跡。由于腐蝕介質(zhì)的作用，斷口表面顏色呈黑色或灰黑色；

3、應(yīng)力腐蝕裂紋形態(tài)有穿晶型、沿晶型和混合型，斷裂的途徑與具體的合金—環(huán)境體系有關(guān)；

4、應(yīng)力腐蝕斷裂速度為0.01～3mm/h，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于無(wú)應(yīng)力存在下的局部腐蝕速度(如孔蝕等)，但又比單純力學(xué)斷裂速度小得多

由于鋁合金應(yīng)力腐蝕實(shí)驗(yàn)是在不同的腐蝕介質(zhì)中進(jìn)行，斷裂后在斷口表面形成了腐蝕產(chǎn)物，它們覆蓋了斷口表面，顏色呈黑色或灰黑色。在分析斷口時(shí)，特別是對(duì)斷口表面的微區(qū)成分分析、主體分析、結(jié)晶學(xué)分析和斷口的應(yīng)力與應(yīng)變分析過(guò)程中，腐蝕產(chǎn)物的存在妨礙了斷口理化特征的分析。所以，去除斷口表面腐蝕產(chǎn)物是十分必要的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于：提供了一種清洗鋁合金應(yīng)力腐蝕斷口的方法，清除了鋁合金應(yīng)力腐蝕斷口上的腐蝕產(chǎn)物，實(shí)現(xiàn)了對(duì)斷口表面的微區(qū)成分分析、主體分析、結(jié)晶學(xué)分析等的真實(shí)性，避免了腐蝕產(chǎn)物的存在對(duì)鋁合金斷口分析的不利影響。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下的技術(shù)方案：

一種清洗鋁合金應(yīng)力腐蝕斷口的方法，其特征在于：采用高氯酸和硝酸的混合水溶液，其中，在該混合水溶液中，高氯酸的濃度為13-17vt％，硝酸的濃度為13-17vt％；在室溫下將鋁合金應(yīng)力腐蝕斷口置于該溶液中浸泡2～4小時(shí)后，取出后利用無(wú)水乙醇超聲清洗1～2分鐘，再用17-23vt％的硝酸水溶液浸泡10～15秒，之后水洗，吹干即可得到去除表面腐蝕產(chǎn)物，光亮的鋁合金斷口。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：在不破壞鋁合金斷裂表面真實(shí)形貌的前提下，通過(guò)控制斷口浸泡時(shí)間，有效地清除了斷口表面的腐蝕產(chǎn)物，實(shí)現(xiàn)了對(duì)斷口表面的微區(qū)成分分析、主體分析、結(jié)晶學(xué)分析等的真實(shí)性。

附圖說(shuō)明