大变形后人工时效制度对2519A与7075合金腐蚀性能的影响(2)
1.1.1 大变形工艺
剧烈塑性变形（SPD）法是使材料产生剧烈的塑性变形以制备超细晶/纳米金属材料的一种方法。这种方法是在20世纪90年代由俄罗斯科学家R.Z.Valiev和他的同事在纯剪切大变形实验的基础上发展而来的。由于SPD法在材料晶粒细化方面的优越性，它被材料学界公认为是制备块体纳米和超细晶材料最有前途的方法[1]。目前，SPD技术主要有等径角挤压（Equal Channel Angular Pressing，ECAP）和高压扭转（High Pressure Torsion，HPT）等。本文主要涉及使用的是ECAP工艺。
ECAP是20世纪80年代Segal等在研究纯剪切变形的基础上发展起来的。ECAP的初衷是在不改变材料横截面形状的情况下,使材料产生剧烈的塑性变形,从而使重复变形成为可能[2]。20世纪90年代初Valiev等发现,利用该方法可以使材料获得大应变,从而有效细化晶粒,之后ECAP不断发展和完善,成为目前最成熟的SPD工艺之一[3]。
ECA P的工作原理如图1所示,φ≥90°,试样的横截面一般是圆形或方形,长度范围为70mm～100mm,横截面直径或对角线长一般不超过20mm。模具中两个等截面通道相互交截,在外加载荷的作用下,试样从模具的一端压入,另一端压出。理想条件下,变形是通过在两等截面通道的交截面(剪切平面)发生简单切变实现的,变形前后试样的横截面积不发生变化。因此,同一试样可以重复变形,以达到所需要的变形程度,在材料内部形成亚微米甚至纳米晶结构。
图1.1.1 ECAP工艺示意图
张作贵、周冰等人研究发现ECAP工艺对Al-Si-Cu的耐腐蚀性有显著提升，提升的原因主要是改善了Si颗粒的均匀分布。目前ECAP与轻合金抗腐蚀性能相关性方面的研究主要针对铸态镁合金、铸态铝合金等，通过ECAP强剪切细化初始组织，提高粗大第二相均匀性分布的同时改善其腐蚀性能。而鲜有文献从ECAP变形中第二相颗粒在晶内、晶界分布特征研究合金的腐蚀机理。故本课题从此出发，想要从这一方面得到改善其腐蚀性能的方法。[4]
1.1.2 中高强铝合金的性质（2519和7075合金）
2519铝合金是Al-Cu系热处理可强化的高强铝合金，主要用于飞机蒙皮、火箭、舰船等的结构件和两栖装甲突击车、空投空降车灯的装甲材料。美国已将该合金用作先进的两栖突击车的装甲材料，该合金不仅要求有良好的力学性能、抗弹性能及焊接性能，而且必须有良好的腐蚀性能，其中2519A铝合金就是我国仿制美国的2519铝合金的产品。
2519铝合金经ECAP后组织会得到显著强化， 2519铝合金的主体是Al-Cu-Mg，合金组织由α固溶体和θ(CuAl2)及S(Al2CuMg)组成。Al-Cu-Mg系合金的相组成与铜和镁的含量比有关，铜含量越高，S相越少，θ相越多。合金中的主要强化相的出现，由铜镁比来决定：当铜镁比小于或等于2.6时，主要强化相是S相；当铜镁比大于2.6时，主要强化相是S相和θ相或只有θ相。2519铝合金的铜镁比远远大于2.6，故其主要强化相为θ相。因此，我们在进行2519铝合金强化时，θ相大小、形貌与分布是重要的影响因素. θ相越细小越均匀，材料的力学性能就会相应的提高。而θ相对腐蚀性能的影响上，2519铝合金中无沉淀带中的Cu含量比机体的低，θ相沿晶界析出。由于贫Cu区，晶界析出θ相本身就是一个腐蚀电池，θ相中的Cu未阴极，Al为阳极。这样在晶界处实际上有多对点偶腐蚀，从而加速了合金晶界腐蚀[5] 。
7xxx系铝合金属于铝锌镁铜系合金。锌、镁为主要合金元素，同时还加入少量铜、锰、铬、钛等元素；合金中的强化相η(MgZn2)和T(Al2Mg3Zn3)相高温溶解于α固溶体，低温产生强烈的时效强化效应。加入的铜可改善抗应力腐蚀性能，形成 S(Al2CuMg)和θ(CuAl2)相起补充强化作用，还可提高沉淀强化相的弥散度，消除晶界网状脆性相，改善晶界腐蚀倾向。但铜降低超硬铝的焊接性，故一般超硬铝采用铆接和粘接[6]。
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