铝合金氢致开裂的影响因素

氢致开裂的产生与材料自身的合金元素有直接或间接的关系。目前研究发现，合金元素对于氢致开裂的影响主要反映在强化相、显微组织和晶界偏析3个方面。合金元素不仅可以改变合金的显微组织结构，而且能改变合金的电化学性质。同时，合金元素还可以和氢发生相互作用，影响氢的浓度和氢的活动。合金元素中镁和锌可用于生成强化相MgZn2和MgZn，提高合金的强度，但是过高的锌、镁含量则会导致合金的韧性和抗SCC性能降低，从而导致脆性断裂，一般认为高强铝合金晶界脆断主要是由晶界镁偏析导致的晶界Mg-H析出相引起的。因此，在对高强铝合金进行系统研究时发现，合理调配锌、镁的比例，对改善高强铝合金的综合性能极为重要。另有文献报道，锰、铬、钛和铈的加入可以有效降低铝合金的氢脆敏感性。在显微组织方面，晶界上的弥散强度、机体共格沉淀相GP区、晶界析出相的分布等显微组织参数都会对高强铝合金的氢脆敏感性产生不同程度的影响。

国内外有文献报道，7XXX系高强铝合金在不同的固溶和时效处理下，氢会对力学性能表现出不同程度的影响，并取得了很多重要的研究成果。在国内，宋仁国教授团队就7XXX系高强铝合金时效状态下的氢脆行为也进行了较多研究，并且得出欠时效氢致开裂敏感性最强，过时效最弱，峰时效居中，同时也证明了双峰时效下，第二时效峰的氢致开裂敏感性较第一时效峰的低。就目前国内外的研究成果来看，大部分的研究仅仅局限于氢含量的存在会对性能有影响，但是具体影响程度如何，氢含量的损伤容限有多大并未形成明显的结论。

一般来说，高强铝合金在干燥的环境下不会发生明显的氢致开裂现象，但是一旦试样置于潮湿或者溶液环境下，材料的氢致开裂敏感性会明显增强。刘继华团队通过表面电极极化工艺，研究其对铝合金应力腐蚀敏感性的影响。结果显示阴极极化和阳极极化均会对材料的应力腐蚀敏感性有不良影响，更进一步分析表明阳极极化会促进阳极溶解继而引发应力腐蚀的发生；而阴极极化则会加速氢向铝合金内部的渗透，增加氢致开裂的应力腐蚀敏感性。祁文娟等研究发现，铝合金氢致开裂敏感性与氢致附加应力密切相关，氢致附加应力会进一步增强高强铝合金的氢致开裂敏感性。马少华等在实验室空气和潮湿空气环境下，分别对预腐蚀铝合金光滑试样和缺口试样进行疲劳试验，结果显示：潮湿空气环境下合金表面的薄水膜加速了裂纹的扩展以及原子氢引起的局部损伤，明显降低了预腐蚀铝合金的疲劳性能。