【引言】

    在鋁合金制造過程中，例如軋制，擠壓，機械磨削和機械加工等，鋁合金產品的近表面區域經常產生高剪切變形，導致近表面變形層微觀組織不同于大塊合金。由于存在殘余應力，高位錯密度，合金元素晶界偏析等，近表面變形層的存在可能會顯著影響金屬材料的腐蝕性能。AA7150-T651鋁合金加工后存在近表面變形層，但加工對其腐蝕行為的影響目前沒有研究。

    【成果簡介】

    近日，曼徹斯特大學Zhou Xiaorong教授（通訊作者）在Corrors. Sci上發表了題為“The corrosion behaviour of machined AA7150-T651aluminium alloy”的文章。本文研究了機加工AA7150-T651鋁合金的腐蝕行為。發現機加工導致合金出現近表面變形層，表現為超細晶粒和Mg、Zn晶界偏析。近表面變形層與大塊合金比電化學活性更高，因此在浸入酸化至pH 3.2的3.5wt％氯化鈉溶液中時優先腐蝕。由于近表面變形層的優先溶解，機加工合金在浸入溶液時顯示出初始瞬態開路電位現象。

    [致歉：很抱歉，未能找到通訊作者Zhou Xiaorong的確切中文名字，小編表示誠摯的歉意！]

    【圖文解讀】

    圖一 樣品截面透射電子顯微圖像

    超微切割截面透射電子顯微圖像，顯示出近表面變形層以及底層塊狀合金。

    圖二 近表面變形層透射電子圖像

    該薄板通過電解拋光制備并平行于加工表面，顯示近表面變形層的平面圖。

    圖三 樣品HAADF圖像以及EDX線掃描

    （a） 近表面變形層超微切割截面的HAADF顯微圖像；

    （b） 底層塊狀合金的HAADF顯微圖像；

    （c） 近表面變形層跨兩個晶界的EDX線掃描，如圖（a）實線所示。

    圖四 機加工AA7150-T651鋁合金和堿性蝕刻合金的開路電位-時間響應

    腐蝕溶液為pH 3.2的3.5wt％氯化鈉溶液；機加工AA7150-T651鋁合金顯示出更負的開路電位。

    圖五 O點時樣品顯微組織圖像

    （a） 樣品掃描電子顯微照片；

    （b） O點時的掃描電子顯微照片（參見圖四）；

    （c-e） a、b、c的區域放大圖像；

    （f） （c）虛線區域放大圖像。

    圖六 開放電位測量不同階段樣品掃描電子顯微照片

    （a） A點；    （b） B點；     （c） C點。

    圖七 A點時樣品橫截面顯微組織圖像

    （a） SEM圖像；

    （b） （a）中虛線區域放大圖像；

    （c-d） （b）中C點、D點TEM圖像；（c）：C點；（d）：D點。

    圖八 腐蝕后顯微組織以及銅簇聚集區

    圖中顯示出清晰地腐蝕區與未腐蝕區對比以及銅簇聚集區掃描電子顯微圖像。

    【小結】

    本文研究了機加工鋁合金AA7150-T651的腐蝕行為，得到了如下結論：

    1、機加工使AA7150-T651鋁合金產生近表面變形層。變形層特征為超細晶粒和合金元素Mg、Zn于晶界處偏析。通過加工過程中的連續動態再結晶實現晶粒細化。最初存在于AA7150-T651合金中的強化相（MgZn2）由于加工工具正下方產生的相對較高的溫度而溶解在近表面變形層內的鋁基體中。隨后Mg、Zn在變形層內形生晶界偏析。

    2、在酸化的3.5wt％氯化鈉溶液中機加工鋁合金的開路電勢-時間響應顯示為初始瞬態電位，從約-1.05V（SCE）的初始電位逐漸增加到穩定的電位 約-0.73 V（SCE）。初始瞬態電位與近表面變形層的優先溶解有關，與大塊AA7150-T651鋁合金相比，陽極活性更高，這是因為與晶粒細化有關的晶界數量明顯增加以及Mg、Zn的晶界偏析。在瞬態期間開路電位逐漸增大是由于變形層覆蓋的表面積分數逐漸降低。

    3、在腐蝕實驗初期，在加工合金表面觀察到階梯狀腐蝕形態，這可能與通過加工引入和合金表面相交的位錯墻的優先溶解有關。

    4、腐蝕被限制在近表面變形層中，而不會在開路電位的瞬態期間在塊狀合金中進行，這表明近表面變形層優先通過陽極溶解提供陰極保護來阻止底層大塊合金腐蝕。

    文獻鏈接：The corrosion behaviour of machined AA7150-T651 aluminium alloy（Corrors. Sci, July 16, 2017, DOI: 10. 1016/ j. corsci. 2017. 07. 008）

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責任編輯：王元

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