Lo stato della ricerca sulla teoria della corrosione da stress delle leghe di alluminio
Dopo più di un secolo di ricerche, negli ambienti accademici ci sono ancora disaccordi sul meccanismo che causa la SCC. I meccanismi attualmente accettati sono il cracking indotto dall'idrogeno e la dissoluzione anodica.
1. Cracking indotto dall'idrogeno
Dalla metà degli anni '70 molti esperimenti hanno dimostrato che l'SCC della lega di alluminio ad alta resistenza della serie 7 appartiene al meccanismo di cracking indotto dall'idrogeno. La teoria ritiene che: (1) l'idrogeno migra verso il bordo grano attraverso dislocazioni e si accumula vicino alla fase precipitata, il che riduce notevolmente la forza di legame del bordo grano, indebolisce il bordo grano e provoca frattura intergranulare; (2) a causa dell'accumulo di idrogeno nella fessura, la pressione dell'idrogeno formatosi favorisce la frattura della lega; (3) l'idrogeno favorisce la deformazione della lega e ne provoca la frattura; (4) l'idruro formatosi favorisce la frattura della lega. Il meccanismo di cracking indotto dall'idrogeno attualmente proposto ha principalmente le seguenti teorie:
(a) Teoria della pressione dell'idrogeno: quando nel metallo è presente H sovrasaturo, si combinerà in H2 in vari difetti microscopici. È una reazione irreversibile a temperatura ambiente, cioè l'H2 non si decompone più in H. Con il difetto H2 All'aumentare della concentrazione aumenta anche la pressione dell'idrogeno. Quando la pressione dell'idrogeno è maggiore del limite di snervamento, si verificherà una deformazione plastica locale, che rigonfierà la superficie e formerà bolle di idrogeno.
(b) Teoria del legame debole: l'idrogeno nel metallo riduce la forza di legame del legame atomico. Quando la concentrazione dello stress locale è uguale alla forza di legame del legame atomico, il legame atomico si rompe e si nucleano le microfessure.
(c) L'idrogeno riduce la teoria dell'energia superficiale: l'idrogeno riduce la forza di legame riducendo inevitabilmente l'energia superficiale, e viceversa. L'idrogeno viene adsorbito sulla superficie interna della fessura metallica, riducendo l'energia superficiale, portando allo stress critico necessario per l'instabilità e la propagazione del declino della fessura. Poiché non viene considerato il lavoro di deformazione plastica, non è applicabile ai materiali metallici.
(d) Meccanismo completo di cracking indotto dall'idrogeno: questo meccanismo considera in modo completo il ruolo dell'idrogeno nel promuovere la deformazione plastica locale, l'idrogeno nel ridurre la forza di legame atomico e la pressione dell'idrogeno.
2, dissoluzione dell'anodo
La teoria della dissoluzione anodica [7~9] ritiene che la dissoluzione continua del metallo dell'anodo porti alla nucleazione e alla propagazione di cricche SCC, con conseguente frattura della struttura della lega. I punti principali della teoria della dissoluzione anodica della lega di alluminio SCC sono i seguenti:
(1) Teoria del canale anodico: la corrosione avviene lungo il canale locale e si generano crepe. La sollecitazione di trazione è perpendicolare al canale e la concentrazione della sollecitazione viene generata sulla punta della fessura locale. Il canale anodico preesistente in lega di alluminio è separato dalla fase precipitata del bordo grano e dal potenziale del substrato. La differenza è causata dalla differenza e lo stress fa sì che la fessura si apra ed esponga la superficie fresca. In questo caso la corrosione accelera lungo il bordo grano.
(2) Teoria della dissoluzione dello scorrimento: esistono punti deboli locali nella pellicola di ossido superficiale della lega di alluminio in cui si verifica SCC. Sotto l'azione dello stress, la parte della matrice della lega si sposterà lungo lo scorrimento e formerà una scala di scorrimento. Quando la pellicola superficiale è grande e non può deformarsi in modo corrispondente alla formazione della scala scorrevole, la pellicola si rompe ed espone la superficie fresca, il contatto con mezzi corrosivi e si verifica una rapida dissoluzione anodica.
(3) Teoria della rottura del film: sulla superficie metallica nel mezzo corrosivo è presente un film protettivo, causato da stress o ioni attivi. La superficie fresca esposta e la pellicola superficiale rimanente formano una piccola batteria di corrosione anodica e catodica di grandi dimensioni, con conseguente dissoluzione anodica fresca sulla superficie.
3. Coazione tra dissoluzione dell'anodo e cracking indotto dall'idrogeno
La dissoluzione anodica e il cracking indotto dall'idrogeno sono due concetti diversi. La pura dissoluzione anodica può essere prevenuta mediante protezione catodica. Per la fessurazione indotta dall'idrogeno, la polarizzazione catodica tende a promuovere la fessurazione. Alcuni sistemi si basano sulla dissoluzione anodica e il cracking indotto dall'idrogeno è il principale. L'SCC delle leghe di alluminio spesso comprende questi due processi contemporaneamente, ed è infatti difficile distinguere chiaramente questi due fenomeni.
Najjar et al. [10] hanno scoperto che l'SCC della lega di alluminio 7050 in una soluzione di NaCl al 3% è il risultato dell'effetto combinato della dissoluzione anodica e del cracking indotto dall'idrogeno. Inizialmente, a causa della differenza di potenziale delle particelle al bordo grano della lega, l'anodo localizzato si dissolve, causando la rottura del film di passivazione, formando difetti critici e l'innesco di microfessure. Con l'aumento della dissoluzione anodica locale al confine del grano, gli atomi di idrogeno riducenti si diffondono nella zona del processo e interagiscono con la struttura caratteristica microscopica, lo stress sulla punta della fessura e la deformazione plastica, causando danni.
Oltre al meccanismo SCC sopra menzionato, i ricercatori hanno studiato il meccanismo SCC anche da altre prospettive, includendo principalmente la teoria della migrazione della superficie SCC, la teoria della zona libera da dislocazioni dell'SCC e il modello semi-empirico della crescita delle cricche.
