王 操，曲鳳嬌，王麗萍，苗承義，屈玉石

(遼寧忠旺集團(tuán)有限公司， 遼寧 遼陽 111003)

近年來，隨著輕量化材料概念的提出與推廣，鋁合金作為公認(rèn)的輕質(zhì)合金，且因其具有質(zhì)量輕、強度高、金屬成型性強及可焊接性等優(yōu)異性能而被廣泛用于航空航天、軌道交通等領(lǐng)域[1]。同時，隨著各領(lǐng)域?qū)τ诓煌典X合金性能要求越來越高，越來越嚴(yán)格，需要借助大量微觀組織觀察的手段來分析材料性能在不同生產(chǎn)環(huán)境下的變化規(guī)律。楊路等人[2]采用不同均勻化處理制度，分析不同均勻化制度處理后的7449鋁合金鑄錠力學(xué)性能和微觀組織，同時對鑄錠不同位置進(jìn)行能譜分析；王宇等人[3]使用光學(xué)顯微鏡、電子萬能試驗機(jī)、鋁型材壓力試驗機(jī)、光譜分析儀，對有氧化膜缺陷的試樣和無氧化膜缺陷的試樣進(jìn)行檢測對比分析，研究了制品力學(xué)性能、宏觀、微觀組織及斷口形貌，為擠壓地鐵鋁型材產(chǎn)品檢驗和工藝試驗提供技術(shù)支持與指導(dǎo)。

目前，Al-Zn-Mg-Cu合金主要熱處理工藝有固溶處理、時效處理、深冷處理等熱處理制度。通過不同的腐蝕劑可以觀測到不同的微觀組織形貌并以此分析出合金相應(yīng)的綜合力學(xué)性能的變化規(guī)律。本文通過不同型號腐蝕劑對7020鋁合金T4、T6狀態(tài)的微觀組織進(jìn)行腐蝕，分析不同種類腐蝕劑對擠壓態(tài)7020鋁合金組織形貌的影響。

1 實驗

本次試驗所用材料為擠壓態(tài)7020鋁合金，其化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%)為，Zn 4.80，Mg 1.26，Cu 0.04，F(xiàn)e 0.16，Mn 0.16，Si 0.11，Cr 0.22，Zr 0.13，Al余量。試驗用7020鋁合金試樣分別經(jīng)過T4(470 ℃×1 h)及T6(470 ℃×1 h+145 ℃×16 h)處理后，選用不同型號腐蝕劑進(jìn)行腐蝕，試驗用腐蝕劑如表1所示，試驗溫度為室溫。將擠壓態(tài)7020鋁合金取樣后，分別進(jìn)行T4及T6處理，將熱處理后的試樣經(jīng)400#、800#、1500#砂紙粗磨后進(jìn)行拋光，粗拋及細(xì)拋所用拋光膏粒度分別為1.5W及1.0W。拋光后分別用不同種類的腐蝕劑進(jìn)行腐蝕試驗，然后通過正置顯微鏡對其組織形貌進(jìn)行觀察。

表1 腐蝕劑名稱及成分

2 實驗結(jié)果

2.1 不同種類腐蝕劑對T4態(tài)7020鋁合金組織形貌的影響

圖1為不同種類腐蝕劑對T4態(tài)7020鋁合金腐蝕后的金相組織形貌，通過與未經(jīng)腐蝕的原始組織圖1(a)進(jìn)行對比發(fā)現(xiàn)：1#對于合金的腐蝕效果不大，組織形貌變化不大，不能看到清晰的晶界；2#腐蝕15s后，可以清晰的看到擠壓態(tài)鋁合金的再結(jié)晶晶粒，組織晶界明顯，晶粒內(nèi)部可以看到明顯的點狀第二相顆粒；3#、4#、5#相較于其他種類腐蝕劑腐蝕的金相組織，可以清晰觀察到組織的第二相分布；6#及7#可以看出組織晶粒，但效果不如2#清晰。

2.2 不同種類腐蝕劑對T6態(tài)7020鋁合金組織形貌的影響

圖2為不同種類腐蝕劑對T6態(tài)7020鋁合金腐蝕后的金相組織形貌，通過與未經(jīng)腐蝕的原始組織圖2(a)進(jìn)行對比發(fā)現(xiàn)：1#對于合金的腐蝕效果不大，組織形貌變化不大，不能看到清晰的晶界；2#經(jīng)腐蝕15s后，可以清晰看到擠壓態(tài)鋁合金的再結(jié)晶晶粒，組織晶界明顯，晶粒內(nèi)部可以看到明顯的點狀第二相顆粒；3#、4#、5#相較于其他種類腐蝕劑腐蝕的金相組織可以清晰觀察到組織的第二相分布；6#及7#可以看出組織晶粒，但效果不如2#清晰。

3 分析與討論

合金組織腐蝕的過程實質(zhì)是組織與腐蝕液發(fā)生的一個電化學(xué)腐蝕的過程。7020鋁合金中，不同相之間具有不同的電極電位，在腐蝕劑中，形成極多微小的局部電池。具有高負(fù)電位的一相成為陽極，被溶入腐蝕液中而逐漸凹下去；具有較高正電位的一相為陰極，保持原來的平面高度[4]。7種腐蝕劑中含有的F-、PO43-、SO42-、NO3-、OH-在腐蝕過程中與合金中的正價離子發(fā)生反應(yīng)，擠壓態(tài)鋁合金中晶界處儲能最高，因此在晶界處優(yōu)先反應(yīng)，使晶界最開始下凹[5]。在負(fù)價電子中，F(xiàn)-電子化學(xué)性質(zhì)最為活潑，2#試劑中F-電子濃度較高晶界效果腐蝕最為明顯，可以清晰觀察到合金晶粒及再結(jié)晶組織尺寸，3#試劑中PO43-化學(xué)性質(zhì)不活潑，只在第二相周圍發(fā)生電化學(xué)腐蝕，因此第二相分布觀察較為清晰。

4 結(jié)論

通過對擠壓7020鋁合金T4及T6態(tài)進(jìn)行不同的腐蝕試驗發(fā)現(xiàn)：

(1)氫氟酸溶液∶水=1∶1可清晰觀察到擠壓態(tài)7020鋁合金T4及T6態(tài)的晶界、組織形貌及晶粒大小；

(2)磷酸溶液∶水=1∶9，硫酸溶液∶水=1∶9～2∶8，硝酸溶液∶水=1∶3可清晰觀察到擠壓7020鋁合金T4及T6態(tài)的第二相大小及相的分布情況。