7020挤压铝合金T4及T6状态金相腐蚀效果研究

2020-03-18曲凤娇王丽萍苗承义屈玉石

有色金属加工 2020年1期

王操，曲凤娇，王丽萍，苗承义，屈玉石

(辽宁忠旺集团有限公司，辽宁辽阳 111003)

近年来，随着轻量化材料概念的提出与推广，铝合金作为公认的轻质合金，且因其具有质量轻、强度高、金属成型性强及可焊接性等优异性能而被广泛用于航空航天、轨道交通等领域[1]。同时，随着各领域对于不同系铝合金性能要求越来越高，越来越严格，需要借助大量微观组织观察的手段来分析材料性能在不同生产环境下的变化规律。杨路等人[2]采用不同均匀化处理制度，分析不同均匀化制度处理后的7449铝合金铸锭力学性能和微观组织，同时对铸锭不同位置进行能谱分析；王宇等人[3]使用光学显微镜、电子万能试验机、铝型材压力试验机、光谱分析仪，对有氧化膜缺陷的试样和无氧化膜缺陷的试样进行检测对比分析，研究了制品力学性能、宏观、微观组织及断口形貌，为挤压地铁铝型材产品检验和工艺试验提供技术支持与指导。

目前，Al-Zn-Mg-Cu合金主要热处理工艺有固溶处理、时效处理、深冷处理等热处理制度。通过不同的腐蚀剂可以观测到不同的微观组织形貌并以此分析出合金相应的综合力学性能的变化规律。本文通过不同型号腐蚀剂对7020铝合金T4、T6状态的微观组织进行腐蚀，分析不同种类腐蚀剂对挤压态7020铝合金组织形貌的影响。

1 实验

本次试验所用材料为挤压态7020铝合金，其化学成分(质量分数，%)为，Zn 4.80，Mg 1.26，Cu 0.04，Fe 0.16，Mn 0.16，Si 0.11，Cr 0.22，Zr 0.13，Al余量。试验用7020铝合金试样分别经过T4(470 ℃×1 h)及T6(470 ℃×1 h+145 ℃×16 h)处理后，选用不同型号腐蚀剂进行腐蚀，试验用腐蚀剂如表1所示，试验温度为室温。将挤压态7020铝合金取样后，分别进行T4及T6处理，将热处理后的试样经400#、800#、1500#砂纸粗磨后进行抛光，粗抛及细抛所用抛光膏粒度分别为1.5W及1.0W。抛光后分别用不同种类的腐蚀剂进行腐蚀试验，然后通过正置显微镜对其组织形貌进行观察。

表1 腐蚀剂名称及成分

2 实验结果

2.1 不同种类腐蚀剂对T4态7020铝合金组织形貌的影响

图1为不同种类腐蚀剂对T4态7020铝合金腐蚀后的金相组织形貌，通过与未经腐蚀的原始组织图1(a)进行对比发现：1#对于合金的腐蚀效果不大，组织形貌变化不大，不能看到清晰的晶界；2#腐蚀15s后，可以清晰的看到挤压态铝合金的再结晶晶粒，组织晶界明显，晶粒内部可以看到明显的点状第二相颗粒；3#、4#、5#相较于其他种类腐蚀剂腐蚀的金相组织，可以清晰观察到组织的第二相分布；6#及7#可以看出组织晶粒，但效果不如2#清晰。

2.2 不同种类腐蚀剂对T6态7020铝合金组织形貌的影响

图2为不同种类腐蚀剂对T6态7020铝合金腐蚀后的金相组织形貌，通过与未经腐蚀的原始组织图2(a)进行对比发现：1#对于合金的腐蚀效果不大，组织形貌变化不大，不能看到清晰的晶界；2#经腐蚀15s后，可以清晰看到挤压态铝合金的再结晶晶粒，组织晶界明显，晶粒内部可以看到明显的点状第二相颗粒；3#、4#、5#相较于其他种类腐蚀剂腐蚀的金相组织可以清晰观察到组织的第二相分布；6#及7#可以看出组织晶粒，但效果不如2#清晰。

3 分析与讨论

合金组织腐蚀的过程实质是组织与腐蚀液发生的一个电化学腐蚀的过程。7020铝合金中，不同相之间具有不同的电极电位，在腐蚀剂中，形成极多微小的局部电池。具有高负电位的一相成为阳极，被溶入腐蚀液中而逐渐凹下去；具有较高正电位的一相为阴极，保持原来的平面高度[4]。7种腐蚀剂中含有的F-、PO43-、SO42-、NO3-、OH-在腐蚀过程中与合金中的正价离子发生反应，挤压态铝合金中晶界处储能最高，因此在晶界处优先反应，使晶界最开始下凹[5]。在负价电子中，F-电子化学性质最为活泼，2#试剂中F-电子浓度较高晶界效果腐蚀最为明显，可以清晰观察到合金晶粒及再结晶组织尺寸，3#试剂中PO43-化学性质不活泼，只在第二相周围发生电化学腐蚀，因此第二相分布观察较为清晰。