5083鋁合金力學(xué)性能

抗拉強度 σb (MPa)：≥270

條件屈服強度 σ0.2 (MPa)：≥110

伸長率 δ10 (%)：≥20

伸長率 δ5 (%)：≥12

注：管材室溫縱向力學(xué)性能　試樣尺寸：所有壁厚

鋁 Al ：余量

硅 Si ：≤0.40

銅 Cu ：≤0.10

鎂 Mg：4.0～4.9

鋅 Zn：≤0.25

錳 Mn：0.40～1.0

鈦 Ti ：≤0.15

鉻 Cr：0.05～0.25

鐵 Fe： 0.000～ 0.400

注：單個:≤0.05；合計:≤0.15

5083鋁合金是高鎂合金，在不可熱處理合金中強度良好，耐蝕性、可切削性良好。陽極化處理后表面美觀。電弧焊性能良好。5083合金中的主要合金元素為鎂，具有良好的抗蝕性與可焊接性能，以及中等強度。優(yōu)良的抗腐蝕性能使5083合金廣泛用于海事用途如船舶，以及汽車、飛機焊接件、地鐵輕軌，需嚴(yán)格防火的壓力容器（如液體罐車、冷藏車、冷藏集裝箱）、制冷裝置、電視塔、鉆探設(shè)備、交通運輸設(shè)備、導(dǎo)彈零件、裝甲等。2100433B

測試5083鋁合金、TA2鈦合金、TiAl合金鑄錠和涂層的極化曲線。由測試結(jié)果可以看出，TiAl涂層材料的自腐蝕電位和自腐蝕電流都介于TA2鈦合金與5083鋁合金之間，并且更靠近TA2鈦合金的測試值。

通過在鋁合金表面制備TiAl合金涂層縮小了鋁合金與TA2鈦合金的電極電位差，使接觸腐蝕驅(qū)動力降低，這對5083鋁合金腐蝕防護有利。同時，從圖中還可以看到，TiAl合金鑄錠的電化學(xué)性能均明顯優(yōu)于TiAl合金涂層，綜合TiAl合金鑄錠和涂層的微觀形貌觀察可知，這是由于涂層中存在孔隙所造成的，這些孔隙可能成為Cl－ 擴散的通道，使材料的腐蝕抗力降低。

（1）采用超音速微粒沉積技術(shù)在5083鋁合金表面制備了TiAl合金涂層，孔隙率為1．4%，無貫穿孔，涂層與鋁合金基體結(jié)合機制為機械結(jié)合。

（2）相對5083鋁合金，Ti－45Al－7Nb－4Cr合金防護涂層自腐蝕電位升高，自腐蝕電流降低，提高了鋁合金基體的耐蝕性能。

（3）通過在5083鋁合金基體上制備TiAl基合金涂層，使得與TA2鈦合金的接觸腐蝕電流密度由16．2μA/cm2 降為0．21μA/cm2，接觸腐蝕敏感性由E級降到A級，可以與鈦合金直接接觸使用 。

采用電化學(xué)工作站研究材料與TA2鈦合金偶接后的接觸腐蝕敏感性。在電路連接中，將TA2鈦合金與地線相連，將5083鋁合金、TiAl合金鑄錠和涂層分別作為工作電極與TA2偶接。當(dāng)腐蝕電流顯正時工作電極金屬發(fā)生腐蝕，腐蝕電流顯負時TA2鈦合金發(fā)生腐蝕。

接觸腐蝕電流隨時間變化，平均接觸腐蝕電流密度和接觸腐蝕敏感性測試結(jié)果。在接觸最初階段，5083鋁合金與TA2鈦合金接觸腐蝕電流在正值區(qū)迅速增大，表明腐蝕的是鋁合金。隨著時間延長，接觸腐蝕電流在一定范圍內(nèi)波動，此時伴隨著鋁合金表面鈍化膜生成破壞過程。

20h內(nèi)平均接觸腐蝕電流密度為16．2μA/cm2，接觸腐蝕敏感性為E級，不允許直接接觸使用。TiAl合金鑄錠與TA2接觸腐蝕電流較為平穩(wěn)，20h 內(nèi)的平均接觸電流密度為－0．23μA/cm2，發(fā)生電偶腐蝕的是TA2合金。

這是由于TiAl合金鑄錠較TA2鈦合金具有更高的自腐蝕電位，當(dāng)它們之間發(fā)生接觸時，TiAl合金為陰極，TA2鈦合金為陽極發(fā)生腐蝕。因電極電位差較小，接觸腐蝕敏感性為A 級，可以直接接觸使用。TiAl合金涂層與TA2鈦合金接觸腐蝕電流較小，遠低于5083的接觸腐蝕電流。

TiAl（Ti－45Al－7Nb－4Cr）涂層與TA2鈦合金接觸腐蝕電流放大圖，接觸腐蝕電流在接觸之初就迅速增大，達到最大值后降低，最后在一個穩(wěn)定平臺上波動，接觸腐蝕電流為正，TiAl涂層發(fā)生腐蝕。這是由于TiAl涂層的電極電位低于TA2鈦合金，當(dāng)發(fā)生接觸時，TiAl合金涂層作為陽極而發(fā)生腐蝕。在接觸開始階段，TiAl涂層表面保護性氧化膜層生成速度較慢，低于膜層的破壞速度，致使接觸腐蝕電流升高。隨著時間延長，涂層表面保護性氧化膜層生成與破壞速率達到平衡，涂層與TA2鈦合金的接觸腐蝕電流也趨于穩(wěn)定。TiAl涂層與TA2鈦合金20h內(nèi)的平均接觸腐蝕電流密度為0．21μA/cm2，它們之間的接觸腐蝕敏感性為A級，允許直接接觸使用，通過在5083鋁合金表面制備Ti－45Al－7Nb－4Cr涂層有效解決了鋁合金與鈦合金的接觸腐蝕問題。

兩種異質(zhì)金屬存在電位差時，一般會使電極電位偏負的金屬發(fā)生接觸腐蝕。同時，兩種異質(zhì)金屬間的電偶腐蝕現(xiàn)象，還與材料表面狀態(tài)有關(guān)。在大氣環(huán)境中，TiAl合金鑄錠表面會形成一層薄而均勻的TiO2 Al2O3混合膜，而TA2鈦合金和5083鋁合金表面會分別形成單一的TiO2和Al2O3薄膜。3種氧化膜對Cl－ 的穩(wěn)定性由高到低為：TiO2 Al2O3混合膜> TiO2膜>Al2O3膜。因此，在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3．5%NaCl溶液中，TiAl鑄錠與TA2鈦合金偶接時TA2鈦合金發(fā)生接觸腐蝕，5083鋁合金與TA2鈦合金偶接時5083鋁合金發(fā)生接觸腐蝕。采用噴涂技術(shù)制備TiAl合金涂層時，涂層最表層有孔隙，在大氣環(huán)境中，受孔隙影響形成TiO2 Al2O3混合膜層不均勻。在有Cl－ 作用時，混合膜層的穩(wěn)定性降低，在電極電位差的驅(qū)動下與TA2鈦合金接觸后引起TiAl涂層腐蝕。

采用超音速微粒沉積方法在鋁合金表面制備防護層，通過平衡材料間電極電位差，可有效解決鈦/鋁合金間的接觸腐蝕問題 。