７Ａ０４铝 合 金 因 其 重 量 轻、强度高和耐腐蚀性 强等优点被广泛应用于航空航天领域，主要用于 飞行蒙皮、机身和起落架等。由于受到沿海、大气等 环境影响，导致飞机在服役过程中易发生应力腐蚀 开裂（ＳＣＣ），且 ＳＣＣ 发 生 前 无 任 何 预 兆，致 使 预 防 变得十分困难，经常带来严重的经济损失。特别是 在高空飞行时，整个机身都处于０ ℃以下的低温环 境中，可能加剧材料的应力腐蚀开裂。因此，研究低 温环境对７Ａ０４铝合金在ＳＳＲＴ 过程中裂纹萌生与 扩展规律的影响十分重要。
１ 实验
１．１ 实验材料与试剂
采用７Ａ０４铝合金试样，材料的化学成分如表１ 所示。
将７Ａ０４铝 合 金 板 材 按 照 ＧＢ／Ｔ２２８．１－２０１０ 《金属材料拉伸试验第 １ 部 分：室 温 试 验 方 法》和 ＨＢ７２３５－１９９５《慢应变速率应力腐蚀试验方法》加 工成试样，其尺寸如图１所示。
１．２ 实验方法
使用 ＮＫＫ－４０５０微机电子式慢应变应力腐蚀 试验机研究低温对７Ａ０４铝合金试样在 ＳＳＲＴ 过程 中裂 纹 萌 生 和 扩 展 规 律 的 影 响，并 使 用 ＸＯＤＣ－ ２０３０－ＩＩ高低温循环一体机对溶液温度进行控制。 经过处理的铝合金样品在以下两种条件下进行 试验研究：
１）将其放在不同温度的３．５％ＮａＣｌ溶液 （溶剂为 防 冻 液）中 进 行 ＳＳＲＴ 试 验，拉 伸 速 率 为 ３μｍ／ｍｉｎ；
２）将其放在不同温度的３．５％ＮａＣｌ溶液 （溶剂为防冻液）中进行ＳＳＲＴ 试验，不加载应力。 在温度分别为２５、－５、－１０、－１５℃条件下，在 ３．５％ＮａＣｌ溶液中对７Ａ０４铝合金试样进行 ＳＳＲＴ 研究，对同一实验条件下分别采用加载应力和不加 载应力两种方式分别进行原位电化学阻抗谱测试， 并计算不同温度条件下的应力腐蚀敏感性，应力腐 蚀敏感性系数用公式ＩＳＳＲＴ ＝１－σｅｍ （１＋δｅｍ ） σｉｍ （１＋δｉｍ ）表示 （其中δｅｍ 和δｉｍ 是环境介质和惰性介质中的延伸率；σｅｍ 和σｉｍ 是环境介质和惰性介质中的断裂强度）。
１．３ 电化学测试
采用三电极 体 系，工 作 电 极 为７Ａ０４铝 合 金 试 样测量段，辅助电极为碳棒，参比电极为银－氯化钾 电极，试验装置如图２所示。 电化学制样：用 无 水 乙 醇 和 丙 酮 清 洗７Ａ０４铝 合金试样表面，再 使 用 超 声 波 清 洗 机 清 洗１５ ｍｉｎ。 在实验中不测量的试样部分绝缘并用绝缘胶密封， 待绝缘胶完全固化后，将试样密封。
１．４ 微观组织形貌观察
切割铝合金试样断口，用酒精和丙酮清洗，再使用超声波清洗机(KQ-500DE，昆山舒美实验设备有限公司)清 洗 ２０ ｍｉｎ，冷 风 吹 干，通 过 ＨｉｔａｃｈｉＳ－３４００Ｎ 型扫描电子显微镜（ＳＥＭ）观 察 断 口形貌。
２ 结果与分析
因此在－１５～２５℃范围内，随着温度降低，断裂 类型由混合型转变为单一型，但当温度下降到－５ ℃ 以下后，断口开始表现出脆性特征，断裂时间减少。 原因可能为在低温条件下，铝合金试样的塑性和韧 性降低，脆性增加，导致材料在应力水平较低的情况 下更容易发生断裂。为了定量预测出７Ａ０４铝合金试样在 ＳＳＲＴ 过 程中裂纹萌生与扩展时刻，每隔３０ｍｉｎ对加载应力 和未加载应力的铝合金试样各进行一次电化学阻抗 谱的测量，得到相位随频率变化的曲线，然后选择频 率分别为１０、１００、１０００ Ｈｚ的 相 位 值，得 到 加 载 应 力和未加载应力条件下每隔３０ｍｉｎ的相位值，从而 得到相位值随时间变化的曲线，再将在同一时刻的 加载应力和未加载应力的相位值进行做差处理得到 相移随时间变化的曲线。为不同温度下裂纹萌生和明显扩展时刻的 比较。通过相移法分析可知在低温条件下，温度的 降低会促进裂纹的萌生和扩展，温度越低对裂纹萌 生和扩展的促进效果越强。导致该结果产生的原因 可能为：温度越低，点蚀坑的形成越多，并且点蚀 坑尺寸增大、深度增大，小的点蚀坑融合形成大的点 蚀坑，同时温度降低导致氧气溶解度升高，促进阴极 反应。这表 明 温 度 的 降 低 会 降 低 铝 合 金 的 耐 腐 蚀 性，缩短裂纹萌生与明显扩展时刻。因此，在低温条 件下，温度的降低缩短了裂纹萌生和扩展时刻，明显 降低了铝合金的耐腐蚀性。
３ 结论
１）７Ａ０４铝合金在不同温度条件下的应力腐蚀 敏感性的大小关系为２５ ℃＞－１５ ℃＞－１０ ℃＞ －５ ℃。通过ＳＥＭ 断口分析可知，温度的降低会改 变断裂 方 式，表 现 为 从 混 合 断 裂 向 脆 性 穿 晶 断 裂 发展。
２）由一种电化学阻抗谱的原位解析方法可知， 温度的降低可以有效地抑制裂纹萌生和明显扩展， 具体表现为温度越低对裂纹萌生和扩展的抑制效果 越不明显，其中－５ ℃时抑制效果最强。可 将 整 个 ＳＣＣ过程大致分为四个阶段即氧化膜溶解、裂纹萌 生、动态平衡、裂纹明显扩展。
３）通过 Ｋｒａｍｅｒｓ－Ｋｒｏｎｉｇ转 换 验 证 了 不 同 温 度 下电化学阻抗谱实验值的可靠性。
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