[發明專利]一種鋁合金擠壓型材應力腐蝕敏感性無損評估方法

有效

• 申請號: 202110380130.2
• 申請日: 2021-04-08
• 公開（公告）號: CN113138157B
• 公開（公告）日: 2022-08-19
• 發明（設計）人: 董超芳;敖敏;紀毓成;王力;孔德成;周豫斌;肖葵;李曉剛
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: G01N17/00
• 分類號: G01N17/00;G01N17/02
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波

本發明涉及鋁合金型材技術領域，尤其涉及針對鋁合金擠壓型材應力腐蝕敏感性的無損評估方法。本發明根據鋁合金型材不同區域的微觀組織、力學及腐蝕性能的差異，將不同微觀組織對應的顯微硬度、腐蝕電位、面電阻及晶粒尺寸形成數據集。基于該數據集用機器學習方法訓練預測模型，最終完成了根據待測表面的顯微硬度、腐蝕電位以及面電阻確定該表面的晶粒大小，進一步判定鋁合金型材應力腐蝕敏感性。針對現有技術在大型鋁合金擠壓型材表面微觀組織識別的精確性和實時性上的不足，提出一種可通過手持裝置測量少數點，快速、無損地檢測鋁合金大型擠壓型材的整體應力腐蝕敏感性的方法。

技術領域：

本發明涉及金屬腐蝕評估領域，具體涉及一種大型鋁合金擠壓型材應力腐蝕敏感性的無損評估方法。

背景技術：

隨著我國軌道交通領域的快速發展，高速列車關鍵承重部位大型鋁合金型材的性能穩定性成為制約我國高鐵行業進一步國產化的關鍵因素。7系鋁合金因其比重小、強度高、可焊性強、加工性能優良等優點，成為交通運輸車輛，特別是軌道列車用大型薄壁、高精度、復雜的實心以及空心型材的主要合金。然而，高強度7系鋁合金對應力腐蝕敏感，易在海洋/工業大氣環境和交變載荷的耦合作用下發生開裂，嚴重縮短了高速列車服役壽命，可能引發重大經濟損失，危及生命安全。實際生產應用過程中，國產7系鋁合金的擠壓型材穩定性差，不同批次間的7系鋁合金應力腐蝕敏感性存在差異，存在無法快速甄別的問題。

在高速列車中，用于承重部件的7系鋁合金通常使用高溫擠壓技術成型。擠壓成型技術造成的組織不均勻，將會顯著影響鋁合金型材機械性能和耐應力腐蝕性能，因此需要對型材進行嚴格的質量把控。通常，擠壓成型的鋁合金從表層到芯部的微觀組織分別為：二次再結晶粗晶層、一次再結晶細晶層以及芯部帶狀晶。這三種微觀組織展現出不同的力學性能和應力腐蝕敏感性。最外側二次再結晶粗晶層雖然會導致型材一定程度的加工軟化，卻能夠作為耐應力腐蝕阻擋層，有效地降低鋁合金型材應力腐蝕敏感性。擠壓參數細微的變化將會引起鋁合金型材二次再結晶粗晶層的缺失或不連續，進而導致型材應力敏感性變化，影響型材安全服役周期。傳統的應力腐蝕敏感性評估方法，例如慢應變拉伸試驗等，時間長、費用高，取樣過程還會破壞型材的完整性，實際生產現場無法對所有批次鋁合金進行實際檢測。因此亟需一種既不破壞鋁合金型材完整性又可快速評估其應力腐蝕敏感性的方法，從而對擠壓成型的鋁合金型材嚴控批次質量，保障高速列車運行安全，延長服役壽命。

發明內容：

針對鋁合金型材因擠壓成型過程造成的組織不均勻以及由此產生的應力腐蝕敏感性差異，本發明提供了一種快速、無損評估鋁合金型材應力腐蝕敏感性的方法。傳統應力腐蝕敏感性評估方法通常時間周期長、費用高、取樣過程還會破壞型材的完整性，本發明可以避免傳統克服傳統應力腐蝕敏感性評估方法的不足，實現快速、高效地評估大型鋁合金型材整體應力腐蝕敏感性。

本發明提供了如下的技術方案：

一種鋁合金擠壓型材應力腐蝕敏感性無損評估方法，鋁合金擠壓型材為原始擠壓成型，并未對表面進行處理，其特征在于，包括以下步驟：

步驟S1、高通量測量大型鋁合金擠壓型材的不同微觀組織樣品的顯微硬度值、腐蝕開路電位值、表面面電阻值數據以及晶粒尺寸；

步驟S2、在獲取上述數據過程中，采用了手持便攜、簡易、無損的檢測方法，對同一大型鋁合金擠壓型材的首尾及中部進行了相應的數據獲取；

步驟S3、顯微硬度值、腐蝕開路電位值以及表面面電阻值數據為輸入值，不同微觀組織晶粒的尺寸作為輸出值，以上獲取的數據形成了數據集，利用機器學習的算法，建立預測模型；

步驟S4、將待測表面的顯微硬度值、腐蝕開路電位值以及表面面電阻值數據輸入預測模型中，得到待測表面晶粒尺寸，進一步判定對應擠壓型材的應力腐蝕敏感性。

本發明的另一個技術方案是：所述大型鋁合金擠壓型材的不同微觀組織分別為二次再結晶粗晶、一次再結晶細晶和擠壓帶狀晶三種微觀組織。