Stav výzkumu teorie napěťové koroze hliníkových slitin

Po více než století výzkumu stále panují v akademických kruzích neshody ohledně mechanismu, který SCC způsobuje. V současnosti přijímané mechanismy jsou vodíkem indukované praskání a anodické rozpouštění.

1. Praskání vyvolané vodíkem

Od poloviny 70. let mnoho experimentů ukázalo, že SCC z vysokopevnostní hliníkové slitiny řady 7 patří k mechanismu praskání vyvolaného vodíkem. Teorie věří, že: (1) vodík migruje k hranici zrn prostřednictvím dislokací a akumuluje se v blízkosti precipitované fáze, což značně snižuje pevnost vazby hranice zrn, zeslabuje hranici zrn a způsobuje mezikrystalový lom; (2) v důsledku akumulace vodíku v trhlině, vytvořený tlak vodíku podporuje lom slitiny; (3) vodík podporuje deformaci slitiny a způsobuje lom; (4) vytvořený hydrid podporuje lom slitiny. Mechanismus praskání indukovaného vodíkem, který je v současné době navržen, má především následující teorie:

(a) Teorie tlaku vodíku: Když je v kovu přesycený H, spojí se do H2 při různých mikroskopických defektech. Je to nevratná reakce při pokojové teplotě, to znamená, že H2 se již nebude rozkládat na H. S defektem H2 S rostoucí koncentrací se zvyšuje i tlak vodíku. Když je tlak vodíku větší než mez kluzu, dojde k lokální plastické deformaci, která nabobtná povrch a vytvoří vodíkové bubliny.

(b) Teorie slabé vazby: Vodík v kovu snižuje vazebnou sílu atomové vazby. Když je místní koncentrace napětí rovna vazebné síle atomové vazby, atomová vazba se rozbije a mikrotrhlinky se nukleují.

(c) Vodík snižuje teorii povrchové energie: vodík snižuje vazebnou sílu a zároveň nevyhnutelně snižuje povrchovou energii a naopak. Vodík je adsorbován na vnitřním povrchu kovové trhliny, čímž se snižuje povrchová energie, což vede ke kritickému napětí potřebnému pro nestabilitu a pokles trhliny. Vzhledem k tomu, že plastická deformace není uvažována, není použitelná pro kovové materiály.

(d) Komplexní mechanismus praskání vyvolaného vodíkem: Tento mechanismus komplexně zvažuje úlohu vodíku při podpoře místní plastické deformace, vodíku při snižování síly atomové vazby a tlaku vodíku.

2, rozpouštění anody

Teorie anodického rozpouštění [7~9] věří, že kontinuální rozpouštění anodového kovu vede k nukleaci a šíření trhlin SCC, což má za následek prasknutí struktury slitiny. Hlavní body teorie anodického rozpouštění hliníkové slitiny SCC jsou následující:

(1) Teorie anodového kanálu: Podél místního kanálu dochází ke korozi a vznikají trhliny. Tahové napětí je kolmé na kanál a koncentrace napětí je generována na špičce lokální trhliny. Již existující anodový kanál z hliníkové slitiny je oddělen od vysrážené fáze na hranicích zrn a potenciálu substrátu. Rozdíl je způsoben rozdílem a napětí způsobuje otevření trhliny a obnažení čerstvého povrchu. V tomto případě se koroze urychluje podél hranice zrn.

(2) Teorie skluzového rozpouštění: V povrchovém oxidovém filmu hliníkové slitiny jsou místní slabá místa, kde se vyskytuje SCC. Při působení napětí se část slitinové matrice bude pohybovat podél skluzu a vytvoří skluzový žebřík. Když je povrchový film velký a nemůže se deformovat odpovídajícím způsobem s tvorbou kluzného žebříku, film se protrhne a obnaží čerstvý povrch, kontakt s korozivním médiem a dojde k rychlému anodickému rozpouštění.

(3) Teorie protržení filmu: Na kovovém povrchu v korozivním médiu je ochranný film, který je způsoben stresem nebo aktivními ionty. Exponovaný čerstvý povrch a zbývající povrchový film tvoří malou anodovou a velkou katodovou korozní baterii, což má za následek čerstvé anodické rozpouštění na povrchu.

3. Spolupůsobení rozpouštění anody a vodíkem indukovaného praskání

Anodické rozpouštění a praskání vyvolané vodíkem jsou dva různé koncepty. Čisté anodické rozpustnosti lze zabránit katodickou ochranou. U vodíkem indukovaného praskání má katodická polarizace tendenci podporovat praskání. Některé systémy jsou založeny na anodickém rozpouštění a hlavní je praskání způsobené vodíkem. SCC hliníkových slitin často zahrnuje tyto dva procesy současně a je ve skutečnosti obtížné tyto dva jevy jasně rozlišit.

Najjar a kol. [10] zjistili, že SCC hliníkové slitiny 7050 ve 3% roztoku NaCl je výsledkem kombinovaného účinku anodického rozpouštění a praskání vyvolaného vodíkem. Na začátku, v důsledku potenciálního rozdílu částic na hranici zrn slitiny, se anoda rozpouští, což způsobuje prasknutí pasivačního filmu, vytváření kritických defektů a iniciaci mikrotrhlin. Se zvýšením lokálního anodického rozpouštění na hranici zrn difundují redukující H atomy do procesní zóny a interagují s mikroskopickou charakteristickou strukturou, napětím na špičce trhliny a plastickým pnutím, což způsobuje poškození.

Kromě výše uvedeného mechanismu SCC vědci studovali mechanismus SCC také z jiných hledisek, zejména včetně migrační teorie povrchu SCC, teorie bezdislokačních zón SCC a semiempirického modelu růstu trhlin