一种铝合金海水加速腐蚀试验方法，其步骤如下：一、海水加速腐蚀试验方案设计；二、海水加速腐蚀试验；三、对海水加速腐蚀试验后的试样进行力学性能测试、腐蚀微观形貌观察和腐蚀产物成分测试；四、对力学性能测试、腐蚀微观形貌观察和腐蚀产物成分测试结果进行分析；五、由测试与观察结果推测铝合金海水加速腐蚀机理；六、验证海水加速腐蚀机理一致性；通过以上步骤，进行了海水加速腐蚀试验，通过力学性能测试表征、腐蚀微观形貌观察和腐蚀产物成分测试分析了铝合金的海水加速腐蚀试验机理，得到了海水加速腐蚀试验符合加速腐蚀机理一致性，解决了铝合金海水加速腐蚀机理不明确的实际问题，为铝合金在海水环境下的腐蚀防护提供了技术基础。
1.一种铝合金海水加速腐蚀试验方法，其特征在于：其实施步骤如下：
步骤三、对海水加速腐蚀试验后的试样进行力学性能测试、腐蚀微观形貌观察和腐蚀产物成分测试；
根据确定的海水加速腐蚀试验条件：温度60℃，盐度为3％，充氧条件，将5A06铝镁合金板材加工为3种不同形状与尺寸的试样，投浸在海水加速腐蚀溶液中经历7个不同的腐蚀周期，取出后做力学性能测试、腐蚀微观形貌观察与腐蚀产物成分测试，其中力学性能测试包括拉伸试验和疲劳试验；根据GBT228-2002《金属材料室温拉伸试验方法》，设计了拉伸试样的尺寸及测试指标；根据国标GB 3075-82《金属轴向疲劳试验方法》确定了疲劳试验条件；
通过腐蚀微观形貌观察，判断腐蚀类型、确定腐蚀的严重程度；通过腐蚀产物成分测试，推测腐蚀过程所发生的化学反应，为确定加速腐蚀机理提供依据；
步骤四、对力学性能测试、腐蚀微观形貌观察和腐蚀产物成分测试结果进行分析；
步骤五、由测试与观察结果推测铝合金海水加速腐蚀机理；
由腐蚀微观形貌观察得出轻微的点蚀坑首先出现在腐蚀1d的合金表面，标志着腐蚀的开始，随着蚀孔的增大加深，在腐蚀16d的合金表面观察到晶间腐蚀迹象，在腐蚀32d的合金表面出现金属剥落的现象；所以，5A06铝镁合金在海水中经历了点蚀-晶间腐蚀-剥蚀的过程；铝合金板材全浸初期，一方面，海水中溶解氧吸附合金表面生成钝化膜保护基体，另一方面，海水中Cl-攻击合金表面缺陷应力集中的区域，点蚀核初形成，之后发生点蚀自催化反应，蚀核长大，进一步发展为晶间腐蚀，随着腐蚀产物的体积不断增大与堆积，局部区域，其体积大于所消耗的金属，楔入效应产生的外推力撑起未腐蚀金属层，使其剥落；
本试验研究采取提高温度、盐度、溶解氧的方式对海水腐蚀试验进行加速，表征5A06铝镁合金腐蚀行为的参数包括：抗拉强度、屈服强度、疲劳寿命、腐蚀类型和腐蚀产物成分；在腐蚀周期内，抗拉强度和屈服强度随腐蚀时间的变化呈先增大后下降的趋势，其中强度的下降率均在6％以内；疲劳寿命对腐蚀的敏感性很强，海水加速腐蚀后，疲劳寿命明显下降，随时间增大，偶有升高，最终呈下降趋势；5A06铝镁合金在海水中腐蚀经历点蚀-晶间腐蚀-剥蚀的历程，与自然环境下铝合金在海水中发生腐蚀的腐蚀行为一致；
通过以上步骤，本发明由增重试验进行海水加速腐蚀试验方案设计得到了最佳的海水加速腐蚀试验条件，在此条件下进行了海水加速腐蚀试验，通过材料的力学性能测试表征、腐蚀微观形貌观察和腐蚀产物成分测试分析了铝合金的海水加速腐蚀试验机理，通过对比分析得到了此海水加速腐蚀试验符合加速腐蚀机理一致性，解决了多因素综合作用下铝合金海水加速腐蚀机理不明确的实际问题，为铝合金在海水环境下服役时的腐蚀防护提供了技术基础；
其中，在步骤一中所述的海水加速腐蚀试验方案设计，其具体作法如下：
步骤1.1、将5A06铝合金原始板材切割为尺寸100mm×50mm×3mm的增重试样，每组试验包含3个平行试样，对平行试样进行打孔标识；
步骤1.2、将海水进行蒸馏，配置成盐度为3.8％，4.8％，6.0％的腐蚀溶液各2000ml，分别盛装在3个1000ml的烧杯中，备用；
步骤1.3、将增重试样经丙酮、无水酒精清洗后，置于烘箱内烘干，测量试样的长、宽、厚，并称重，初始重量记为M0，M0的单位为mg，之后将试样悬挂在盛三种不同盐度加速腐蚀溶液的烧杯内，弯曲铜线使得所有试样全部浸入腐蚀溶液中，后将烧杯用保鲜膜封口；
步骤1.4、设置恒温水浴锅的温度为40℃，将步骤1.3中的烧杯置于水浴锅内；对于充氧组试验，需在保鲜膜上开孔，然后将与充气泵连接的软质塑料管插入腐蚀溶液中以输入空气；对于静置组，不作开孔处理；
步骤1.5、腐蚀周期设为1周，期间注意观察溶液变化，每天测量盐度值，及时调整，使腐蚀溶液的盐度值保持不变；
步骤1.6、腐蚀结束后，将试样取出，烘干，称重记为Mt，Mt的单位为mg；
步骤1.7、改变恒温水浴锅温度，重复以上步骤，获得50℃和60℃下的增重试验数据；
其中，v为腐蚀速率，v的单位为mg/mm2·d；Mt为腐蚀后试样的重量，Mt的单位为mg；M0为试样的初始重量，M0的单位为mg；A为试样全浸表面积，A的单位为mm2；T为腐蚀时间，T的单位为d；对每组试验三个平行试样的数据取平均值，得到5A06铝合金在不同浓度、不同温度、不同溶解氧条件下腐蚀的速率；
根据腐蚀速率结果，选定腐蚀速率最大的加速试验条件：温度60℃，盐度6.0wt.％，充氧条件作为本次海水加速腐蚀试验条件。
2.根据权利要求1所述的一种铝合金海水加速腐蚀试验方法，其特征在于：在步骤二中所述的海水加速腐蚀试验，其具体作法如下：步骤2.1、准备海水加速腐蚀试验的三种试样；根据GBT228-2002《金属材料室温拉伸试验方法》，设计了拉伸试样的尺寸及测试指标；拉伸试样的平行长度Lc＝60mm，原始标距L0＝
30mm，横截面S0＝45mm2，宽度b＝15mm，厚度a＝3mm；根据国标GB 3075-82《金属轴向疲劳试验方法》，疲劳试样工作段宽度为10mm，微观形貌观察的试样尺寸为10mm×10mm×3mm；
步骤2.2、进行海水加速腐蚀试验；试验条件为温度60℃，盐度3.0％，充氧条件；总共包含7个腐蚀周期：1d，2d，4d，8d，12d，16d，32d；对于力学性能测试的试样，每个腐蚀周期设置两个平行试样，按设定的周期取样；对于微观测试的腐蚀小试样，腐蚀第1天，取样6次，分别为20min，40min，1h，2h，4h，8h，之后每天取样1次；试样在投放以前，都经过无水乙醇、丙酮清洗，腐蚀过程中，及时观察腐蚀溶液变化，更新腐蚀溶液；
步骤2.3、用于力学测试的试样提取后使用酸洗的方法去除腐蚀产物，酸洗液：磷酸(H3PO4，比重1.70)50ml，铬酐(CrO3)20g，加水至1L；浸泡10min后，经蒸馏水、无水乙醇清洗，吹干，用于微观测试的腐蚀小试样，提取后，用蒸馏水冲洗，烘干。
3.根据权利要求1所述的一种铝合金海水加速腐蚀试验方法，其特征在于：在步骤四中所述的对力学性能测试、腐蚀微观形貌观察和腐蚀产物成分测试结果进行分析，其具体作法如下：步骤4.1、从拉伸实验的结果知有，应力-应变曲线没有明显的塑形屈服点，在拉伸试验中采用非比例延伸率为0.2％时的应力值作为其屈服强度；根据测试结果，5A06铝合金在海水加速腐蚀试验后，抗拉强度随腐蚀时间呈现先上升后下降的趋势，屈服强度的变化趋势也是如此；在有限的腐蚀时间内，合金腐蚀前后的抗拉强度和屈服强度的变化幅度均在6％以内，其中在腐蚀周期16d时，抗拉强度达到最大，增长幅度为6％，在32d时，抗拉强度下降了1.7％；腐蚀8d，屈服强度达到最大，增长幅度为5.4％，在32d时，屈服强度基本恢复到初始状态；这说明试样的抗拉强度和屈服强度在经过加速腐蚀后有轻微下降，但是下降程度不显著；
步骤4.2、试样经海水加速腐蚀试验后，相比未腐蚀的试样，疲劳寿命有明显的下降；腐蚀周期1d后，疲劳寿命骤降，随着腐蚀时间的增长，疲劳寿命呈现下降-升高-再下降的变化趋势，这说明，该种铝合金的疲劳性能对海水腐蚀比较敏感；疲劳试样是经线切割制样后进行海水加速腐蚀试验的，机械加工后的试样，其工作段纵截面处存在很多加工痕迹，呈条纹状，这种局部缺陷，应力集中，在海水加速腐蚀试验中充当重要角色，是腐蚀发生的主要区域；机械加工造成的表面缺陷，由于电化学不均一，易形成局部电池，在缺陷处发生局部腐蚀，由于腐蚀的阴极/阳极面积比很大，这种腐蚀易发生，不易控制；因此，标准疲劳试样的
5A06铝合金，经海水加速腐蚀试验后，其疲劳寿命的下降符合技术预测；
步骤4.3、由腐蚀微观形貌能观察到，腐蚀周期1d后，合金表面除了明显的打磨痕迹外，还出现轻微的点蚀坑，呈圆斑状，分布比较稀疏，腐蚀产物不明显；腐蚀2d后，白色的腐蚀产物零散地附着在合金表面，形貌为圆胞状，此时，腐蚀坑的密度和深度都有增加，圆斑状的蚀坑处有腐蚀产物聚集；腐蚀到4d，圆胞状的腐蚀产物不断向外扩展延伸，体积增大，呈圆团状，大量的腐蚀产物呈片状覆盖在合金表面，点蚀进展观察不太明显，并且发现，腐蚀产物大多聚集在打磨的划痕处；腐蚀进行到8d，腐蚀产物膜致密，将合金基体保护在腐蚀层下，这阻碍了腐蚀的进程，腐蚀12d后，局部腐蚀产物膜出现破裂的迹象，腐蚀16d后，蚀坑的密度和深度进一步增加，并且出现晶间腐蚀的形貌；腐蚀发生至32d时，腐蚀产物膜有明显的减薄，蚀坑分布很密集，其深度相对第1天加深很多，并且局部观察到剥层腐蚀的迹象；由此可见，5A06铝镁合金在海水加速腐蚀试验中的腐蚀由点蚀开始，进一步发展成晶间腐蚀，而腐蚀产物的分布不均匀造成未溶解的基体金属分层剥落，产生剥层腐蚀；
步骤4.4、腐蚀产物成分测试结果显示，腐蚀产物包含O、Mg、Al、Cl四种元素，观察发现，腐蚀坑内元素O和Cl的含量均大于基体表面处，这说明O和Cl参与了腐蚀反应，会产生Al2O3和AlCl3，AlCl3溶于水，所以最终覆盖在合金表面的不溶性的腐蚀产物膜包括Al2O3及其水合物Al(OH)3；合金表面的Mg和Al的含量均大于蚀坑内，Mg(OH)2又是难溶性物质，所以海水中合金表面生成的腐蚀产物膜主要是Al(OH)3和少量Mg(OH)2及氯化物；腐蚀1d，蚀坑内外，Mg的相对含量相差65％，Al的含量相差8％，腐蚀12d，其数据分别为64％和10％，因此，Mg的相对消耗量远大于Al。
一种铝合金海水加速腐蚀试验方法
技术领域
[0001] 本发明提供了一种铝合金海水加速腐蚀试验方法，它涉及一种基于加速试验分析多种环境影响因素综合作用下的铝合金海水加速腐蚀机理研究方法，属于分析铝合金海水腐蚀机理技术领域。
背景技术
[0002] 铝合金具有一系列优良的特性，如密度低、导电性与导热性好、塑性大、比强度高、成本低、成型容易等，在航海、航空航天、交通运输以及兵器工业等领域都应用广泛，并且随着经济的继续发展，铝合金的用量还会继续增加。然而，在严酷的海洋环境中服役时铝合金常常发生严重的腐蚀。腐蚀的发生不仅影响装备和产品的外观，而且对材料自身的性能产生较大的损害，甚至威胁到整个产品或装备的安全性，影响其寿命。因此，对铝合金腐蚀规律和腐蚀机理的研究受到研究学者们的重视。
[0003] 当前，研究铝合金腐蚀的试验方法主要有两种：自然环境暴露试验和实验室加速试验。自然环境暴露试验可以很好地贴近材料的实际工作环境，是一种相对可靠的腐蚀评价方法。然而这种方法的试验周期长，而且暴露试验需在特定的区域进行，不利于试验结果的评价、推广和应用，仅采用这类腐蚀方法已经不能满足当代铝合金开发应用日益增长的需求。近些年，为了减少试验周期，加速腐蚀试验方法越来越受到重视和发展，这种方法能够在短期内得到铝合金腐蚀的相关信息，并在一定程度上推测铝合金长期腐蚀的可能性以及典型环境因素对铝合金腐蚀性能的影响和作用规律，是研究铝合金腐蚀的一种重要手段。现阶段应用于国内外的加速试验方法包括酸式试验、湿热试验、浸泡试验、盐雾试验、多因子循环复合腐蚀试验等。然而以上所述试验方法也并不符合海水腐蚀的特点，并且，到目前为止并未出现一种专门模拟海水加速腐蚀试验的方法。
发明内容
[0004] 本发明的目的是为了解决上述现有技术存在的问题，即目前缺乏专门模拟海洋环境下的加速腐蚀试验方法，铝合金海水腐蚀的环境影响因素很多，这些因素综合作用于铝合金材料，使其海水腐蚀过程变得相当复杂。本发明基于加速试验的思想，考虑了多个环境影响因素的综合作用，提供了一种铝合金海水加速腐蚀试验方法。
[0005] 本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
[0006] 本发明是一种基于加速试验分析多种环境影响因素综合作用下的实验室模拟海水加速腐蚀试验方法，即一种铝合金海水加速腐蚀试验方法，其实施步骤如下：
[0007] 步骤一、海水加速腐蚀试验方案设计
[0008] 首先需要确定海水加速腐蚀试验的条件，本发明考虑了温度、盐度、溶解氧三种环境因素对铝合金海水腐蚀行为的影响，选取三种环境因素不同的水平，设计出了18种不同的海水加速腐蚀试验条件，通过增重试验得到这18种加速试验条件下铝合金的腐蚀速率，从而选出加速效果最好的试验条件作为本发明最终的海水加速腐蚀试验条件。其中溶解氧由电磁式充气泵实现，盐度通过蒸馏海水的方式来实现，恒定的温度由恒温水浴锅实现；
[0009] 以5A06铝镁合金为海水加速腐蚀试验试样，腐蚀溶液采用取自天津渤海湾的天然海水，盐度经测为3.0％，夏季温度约为40℃。根据加速试验的原则，适当强化环境因子加速合金结构件失效行为，设计了三种盐度：3.8％、4.8％、6.0％，三种温度：40℃、50℃、60℃，两种溶解氧含量：定性为充氧条件和静置状态；按照全面试验要求，进行了3×3×2＝18种组合的试验，将5A06铝镁合金试样置于18种不同的海水加速腐蚀试验条件下进行增重试验，每种条件下设置三个平行试样；对增重试验数据结果进行处理，取三个平行试样数据的平均值，得到5A06铝合金在不同浓度、不同温度、不同溶解氧的条件下的腐蚀速率，选择腐蚀速率最大的试验条件作为海水加速腐蚀试验条件；
[0010] 具体来说按下述步骤进行：
[0011] 步骤1.1、将5A06铝合金原始板材切割为尺寸100mm×50mm×3mm的增重试样，每组试验包含3个平行试样，对平行试样进行打孔标识(孔的直径为6mm，与试样短边的距离分别为1mm，3mm，5mm，相应的编号为①，②，③)。
[0012] 步骤1.2、将海水进行蒸馏，配置成盐度为3.8％，4.8％，6.0％的腐蚀溶液各2000ml，分别盛装在3个1000ml的烧杯中，备用。
[0013] 步骤1.3、将增重试样经丙酮、无水酒精清洗后，置于烘箱内烘干，测量试样的长、宽、厚，并称重，初始重量记为M0(mg)，之后将试样悬挂在盛三种不同盐度加速腐蚀溶液的烧杯内，弯曲铜线使得所有试样全部浸入腐蚀溶液中，后将烧杯用保鲜膜封口。
[0014] 步骤1.4、设置恒温水浴锅的温度为40℃，将步骤1.3中的烧杯置于水浴锅内。对于充氧组试验，需在保鲜膜上开孔，然后将与充气泵连接的软质塑料管插入腐蚀溶液中以输入空气；对于静置组，不作开孔处理。
[0015] 步骤1.5、腐蚀周期设为1周，期间注意观察溶液变化，每天测量盐度值，及时调整，使腐蚀溶液的盐度值保持不变。
[0016] 步骤1.6、腐蚀结束后，将试样取出，烘干，称重记为Mt(mg)。
[0017] 步骤1.7、改变恒温水浴锅温度，重复以上步骤，获得50℃和60℃下的增重试验数据。
[0018] 步骤1.8、根据下列公式对试验数据进行处理：
[0019]
[0020] 其中，v(mg/mm2·d)为腐蚀速率；Mt(mg)为腐蚀后试样的重量；M0(mg)为试样的初始重量；A(mm2)为试样全浸表面积；T(d)为腐蚀时间。对每组试验三个平行试样的数据取平均值，得到5A06铝合金在不同浓度、不同温度、不同溶解氧条件下腐蚀的速率。
[0021] 根据腐蚀速率结果，选定腐蚀速率最大的加速试验条件：温度60℃，盐度6.0wt.％，充氧条件作为本次海水加速腐蚀试验条件。
[0022] 步骤二、海水加速腐蚀试验
[0023] 海水加速腐蚀试验的试验条件即为步骤一所得到的加速效果最佳的加速试验条件，根据增重试验结果，试验条件为：温度60℃，盐度6.0wt.％，充氧条件。在该试验条件下进行海水加速腐蚀试验，共准备三种试样，试样一为拉伸试样，在经过海水加速腐蚀试验后，用来测试合金强度的变化；试样二是疲劳试样，在经过海水加速腐蚀试验后进行疲劳寿命测试；试样三为用于海水加速腐蚀试验后各种腐蚀微观形貌观察与腐蚀产物成分测试的尺寸为10mm×10mm×3mm的小试样；
[0024] 本试验共包含7个腐蚀周期：1d，2d，4d，8d，12d，16d，32d(d代表天数，下同)。对于力学性能测试的试样，每个腐蚀周期有2个平行试样，按设定的周期取样；用于腐蚀微观形貌观察与腐蚀产物成分测试的小试样，腐蚀第1天，取样6次，分别为20min，40min，1h，2h，4h，8h(h代表小时)，之后每天取样1次；
[0025] 具体来说按下述步骤进行：
[0026] 步骤2.1、准备海水加速腐蚀试验的三种试样。根据GBT228-2002《金属材料室温拉伸试验方法》，设计了拉伸试样的尺寸及测试指标。拉伸试样的平行长度Lc＝60mm，原始标距L0＝30mm，横截面S0＝45mm2，宽度b＝15mm，厚度a＝3mm。根据国标GB 3075-82《金属轴向疲劳试验方法》，疲劳试样工作段宽度为10mm。微观形貌观察的试样尺寸为10mm×10mm×3mm。
[0027] 步骤2.2、进行海水加速腐蚀试验。试验条件为温度60℃，盐度6.0％，充氧条件。总共包含7个腐蚀周期：1d，2d，4d，8d，12d，16d，32d。对于力学性能测试的试样，每个腐蚀周期设置两个平行试样，按设定的周期取样；对于微观测试的腐蚀小试样，腐蚀第1天，取样6次，分别为20min，40min，1h，2h，4h，8h，之后每天取样1次。试样在投放以前，都经过无水乙醇、丙酮清洗，腐蚀过程中，及时观察腐蚀溶液变化，更新腐蚀溶液。
[0028] 步骤2.3、用于力学测试的试样提取后使用酸洗的方法去除腐蚀产物，酸洗液：磷酸(H3PO4，比重1.70)50ml，铬酐(CrO3)20g，加水至1L。浸泡10min后，经蒸馏水、无水乙醇清洗，吹干。用于微观测试的腐蚀小试样，提取后，用蒸馏水冲洗，烘干。
[0029] 步骤三、对海水加速腐蚀试验后的试样进行力学性能测试、腐蚀微观形貌观察和腐蚀产物成分测试
[0030] 根据确定的海水加速腐蚀试验条件：温度60℃，盐度为3％，充氧条件，将5A06铝镁合金板材加工为3种不同形状与尺寸的试样，投浸在海水加速腐蚀溶液中经历7个不同的腐蚀周期，取出后做力学性能测试、腐蚀微观形貌观察与腐蚀产物成分测试，其中力学性能测试包括拉伸试验和疲劳试验。根据GBT228-2002《金属材料室温拉伸试验方法》，设计了拉伸试样的尺寸及测试指标；根据国标GB 3075-82《金属轴向疲劳试验方法》确定了疲劳试验条件；通过腐蚀微观形貌观察，判断腐蚀类型、确定腐蚀的严重程度；通过腐蚀产物成分测试，推测腐蚀过程所发生的化学反应，为确定加速腐蚀机理提供依据；
[0031] 综上所述，该步骤三怎么具体进行再重述如下：
[0032] 根据确定的海水加速腐蚀试验条件：温度60℃，盐度为3％，充氧条件，5A06铝镁合金板材被加工为3种不同形状与尺寸的试样，投浸在海水加速腐蚀溶液中经历7个不同的腐蚀周期，取出后做力学性能测试、腐蚀微观形貌观察和腐蚀产物成分测试，其中力学性能测试包括拉伸试验和疲劳试验。拉伸试验在HungTa电子万能试验机2024上进行，拉伸速率为1mm/min，测试指标为抗拉强度Rm和屈服强度Rp，同时用未经腐蚀的试样作对比。疲劳试验在MTS880拉伸疲劳试验机上进行，测试前，用数显游标卡尺测量工作段宽度与厚度，计算纵截面积，确定最大载荷。具体参数设置如下：最大载荷＝抗拉强度×50％×截面积；应力比R＝
0.1；频率f＝10Hz；平均载荷＝(最大载荷+最小载荷)/2。腐蚀微观形貌观察是将腐蚀不同的腐蚀周期后的小试样放在扫描电镜(英国CamScan公司生产的CamScan3400扫描电镜)下观察表面形貌，并在腐蚀产物附着处，作能谱测试。
[0033] 步骤四、对力学性能测试、腐蚀微观形貌观察和腐蚀产物成分测试结果进行分析[0034] 通过对不同腐蚀周期的试样进行拉伸试验，测得5A06铝镁合金腐蚀不同周期的应力-应变曲线，从而获得其在海水中腐蚀不同时间后的抗拉强度Rm和屈服强度Rp，直观的显示试样在经过海水加速腐蚀试验后的力学性能的变化趋势；从拉伸实验的结果可以发现，5A06铝合金在经过海水加速腐蚀试验后，抗拉强度随腐蚀时间呈现先上升后下降的趋势，屈服强度变化趋势也是如此，但两者的变化的幅度均不超过6％；
[0035] 疲劳试验包括两个平行试样，得到两组平行数据，将寿命数据对数化，取平均值。将平均值结果绘制成图，观察其规律变化；根据试验结果，经腐蚀后的试样相比未腐蚀的试样，疲劳寿命有明显的下降，特别是在加速腐蚀前期，疲劳寿命下降非常迅速，在海水加速腐蚀试验4d以后，疲劳寿命相对稳定，并稍微上升；
[0036] 从5A06铝镁合金海水加速腐蚀试验后的腐蚀微观形貌可知，5A06铝镁合金在海水加速腐蚀试验中的腐蚀由点蚀开始，进一步发展成晶间腐蚀，而腐蚀产物的分布不均匀造成未溶解的基体金属分层剥落，产生剥层腐蚀；
[0037] 对合金基体和蚀坑分别作的能谱(EDS)图，配合扫描电子显微镜对合金扫描微区成分和含量进行了分析；合金表面成分及元素含量定量的结果，说明O和Cl参与了腐蚀反应，最终覆盖在合金表面的不溶性的腐蚀产物膜包括Al2O3及其水合物Al(OH)3，此外合金表面生成的腐蚀产物膜主要是Al(OH)3和少量Mg(OH)2及氯化物；
[0038] 具体来说按下述步骤进行：
[0039] 步骤4.1、从拉伸实验的结果可知，应力-应变曲线没有明显的塑形屈服点，在拉伸试验中采用非比例延伸率为0.2％时的应力值作为其屈服强度。根据测试结果，5A06铝合金在海水加速腐蚀试验后，抗拉强度随腐蚀时间呈现先上升后下降的趋势，屈服强度的变化趋势也是如此。在有限的腐蚀时间内，合金腐蚀前后的抗拉强度和屈服强度的变化幅度均在6％以内，其中在腐蚀周期16d时，抗拉强度达到最大，增长幅度为6％，在32d时，抗拉强度下降了1.7％；腐蚀8d，屈服强度达到最大，增长幅度为5.4％，在32d时，屈服强度基本恢复到初始状态。这说明试样的抗拉强度和屈服强度在经过加速腐蚀后有轻微下降，但是下降程度不显著。
[0040] 步骤4.2、试样经海水加速腐蚀试验后，相比未腐蚀的试样，疲劳寿命有明显的下降。腐蚀周期1d后，疲劳寿命骤降，随着腐蚀时间的增长，疲劳寿命呈现下降-升高-再下降的变化趋势，这说明，该种铝合金的疲劳性能对海水腐蚀比较敏感。疲劳试样是经线切割制样后进行海水加速腐蚀试验的，机械加工后的试样，其工作段纵截面处存在很多加工痕迹，呈条纹状，这种局部缺陷，应力集中，在海水加速腐蚀试验中充当重要角色，是腐蚀发生的主要区域。文献指出，机械加工造成的表面缺陷，由于电化学不均一，易形成局部电池，在缺陷处发生局部腐蚀，由于腐蚀的阴极/阳极面积比很大，这种腐蚀易发生，不易控制。因此，标准疲劳试样的5A06铝合金，经海水加速腐蚀试验后，其疲劳寿命的下降符合预测。
[0041] 步骤4.3、由腐蚀微观形貌可以观察到，腐蚀周期1d后，合金表面除了明显的打磨痕迹外，还出现轻微的点蚀坑，呈圆斑状，分布比较稀疏，腐蚀产物不明显；腐蚀2d后，白色的腐蚀产物零散地附着在合金表面，形貌为圆胞状，此时，腐蚀坑的密度和深度都有增加，圆斑状的蚀坑处有腐蚀产物聚集；腐蚀到4d，圆胞状的腐蚀产物不断向外扩展延伸，体积增大，呈圆团状，大量的腐蚀产物呈片状覆盖在合金表面，点蚀进展观察不太明显，并且发现，腐蚀产物大多聚集在打磨的划痕处；腐蚀进行到8d，腐蚀产物膜致密，将合金基体保护在腐蚀层下，这在一定程度上阻碍了腐蚀的进程，腐蚀12d后，局部腐蚀产物膜出现破裂的迹象，腐蚀16d后，蚀坑的密度和深度进一步增加，并且出现晶间腐蚀的形貌；腐蚀发生至32d时，腐蚀产物膜有明显的减薄，蚀坑分布很密集，其深度相对第1天加深很多，并且局部观察到剥层腐蚀的迹象。由此可见，5A06铝镁合金在海水加速腐蚀试验中的腐蚀由点蚀开始，进一步发展成晶间腐蚀，而腐蚀产物的分布不均匀造成未溶解的基体金属分层剥落，产生剥层腐蚀。
[0042] 步骤4.4、腐蚀产物成分测试结果显示，腐蚀产物包含O、Mg、Al、Cl四种元素，观察发现，腐蚀坑内元素O和Cl的含量均大于基体表面处，这说明O和Cl参与了腐蚀反应，会产生Al2O3和AlCl3，AlCl3溶于水，所以最终覆盖在合金表面的不溶性的腐蚀产物膜包括Al2O3及其水合物Al(OH)3。合金表面的Mg和Al的含量均大于蚀坑内，Mg(OH)2又是难溶性物质，所以海水中合金表面生成的腐蚀产物膜主要是Al(OH)3和少量Mg(OH)2及氯化物。腐蚀1d，蚀坑内外，Mg的相对含量相差65％，Al的含量相差8％，腐蚀12d，其数据分别为64％和10％，可见，Mg的相对消耗量远大于Al。
[0043] 步骤五、由测试与观察结果推测铝合金海水加速腐蚀机理
[0044] 由腐蚀微观形貌观察得出轻微的点蚀坑首先出现在腐蚀1d的合金表面，标志着腐蚀的开始，随着蚀孔的增大加深，在腐蚀16d的合金表面观察到晶间腐蚀迹象，在腐蚀32d的合金表面出现金属剥落的现象；所以，5A06铝镁合金在海水中经历了点蚀-晶间腐蚀-剥蚀的过程；铝合金板材全浸初期，一方面，海水中溶解氧吸附合金表面生成钝化膜保护基体，另一方面，海水中Cl-攻击合金表面缺陷应力集中的区域，点蚀核初形成，之后发生点蚀自催化反应，蚀核长大，进一步发展为晶间腐蚀，随着腐蚀产物的体积不断增大与堆积，局部区域，其体积大于所消耗的金属，楔入效应产生的外推力撑起未腐蚀金属层，使其剥落；
[0045] 综上所述，该步骤五怎么具体进行再重述如下：
[0046] 合金刚浸入海水中，氧吸附在金属表面时形成钝化膜，使金属基体不容易被腐蚀，另一方面，Cl-攻击表面局部缺陷的区域，在这些区域，不易形成钝化膜，海水介质渗入接触到合金基体，与O形成竞争，逐渐使钝化膜解体，当Cl-代替了氧，就与金属基体化合形成了可溶性氯化物或与氧化膜中的阳离子络合，形成了可溶性络合物。这些可溶性物质被溶解于溶液中，从而形成了小蚀坑，成为点蚀源。当点蚀以自催化过程不断发展，随着腐蚀时间延长，沉淀相不断析出，沉淀相晶格本体电位差异和沉淀相与晶格的击穿电位差异综合作用引起的电偶腐蚀导致了晶界处产生腐蚀。腐蚀发展到一定程度，局部区域，不溶性的腐蚀产物越来越多，体积越来越大，直到大于需要消耗的金属体积，产生“楔入效应”，将未腐蚀金属撑起，同时使晶界受到张力加速裂纹萌生与扩展，造成金属表层脱落。
[0047] 步骤六、验证海水加速腐蚀机理一致性
[0048] 本试验研究采取提高温度、盐度、溶解氧的方式对海水腐蚀试验进行加速，表征5A06铝镁合金腐蚀行为的参数包括：抗拉强度、屈服强度、疲劳寿命、腐蚀类型和腐蚀产物成分。在腐蚀周期内，抗拉强度和屈服强度随腐蚀时间的变化呈先增大后下降的趋势，其中强度的下降率均在6％以内；疲劳寿命对腐蚀的敏感性很强，海水加速腐蚀后，疲劳寿命明显下降，随时间增大，偶有升高，最终呈下降趋势；5A06铝镁合金在海水中腐蚀经历点蚀-晶间腐蚀-剥蚀的历程，与自然环境下铝合金在海水中发生腐蚀的腐蚀行为一致。
[0049] 通过以上步骤，本发明由增重试验进行海水加速腐蚀试验方案设计得到了本发明最佳的海水加速腐蚀试验条件，在此条件下进行了海水加速腐蚀试验，通过材料的力学性能测试表征、腐蚀微观形貌观察和腐蚀产物成分测试分析了铝合金的海水加速腐蚀试验机理，通过对比分析得到了此海水加速腐蚀试验符合加速腐蚀机理一致性，解决了多因素综合作用下铝合金海水加速腐蚀机理不明确的实际问题，为铝合金在海水环境下服役时的腐蚀防护提供了理论和技术基础。
[0050] 优点及功效
[0051] 本发明的目的是提供一种专门模拟铝合金在海水中发生腐蚀的海水加速腐蚀试验方法。该方法填补了之前对多因素综合作用下铝合金海水加速腐蚀机理研究方面的空白，通过力学性能测试、腐蚀微观形貌观察和腐蚀产物成分测试来推测在铝合金在海水加速腐蚀试验条件下的腐蚀机理，为铝合金在海水环境下服役时的腐蚀防护提供了理论和技术基础。
附图说明
[0052] 图1本发明所述方法流程图
具体实施方式
[0053] 下面将对本发明做进一步的详细说明，见图1所示：
[0054] 本发明是一种基于加速试验分析多种环境影响因素综合作用下的实验室模拟海水加速腐蚀试验方法，即一种铝合金海水加速腐蚀试验方法，其实施步骤如下：
[0055] 步骤一、海水加速腐蚀试验方案设计
[0056] 步骤1.1、将5A06铝合金原始板材切割为尺寸100mm×50mm×3mm的增重试样，每组试验包含3个平行试样，对平行试样进行打孔标识(孔的直径为6mm，与试样短边的距离分别为1mm，3mm，5mm，相应的编号为①，②，③)。
[0057] 步骤1.2、将海水进行蒸馏，配置成盐度为3.8％，4.8％，6.0％的腐蚀溶液各2000ml，分别盛装在3个1000ml的烧杯中，备用。
[0058] 步骤1.3、将增重试样经丙酮、无水酒精清洗后，置于烘箱内烘干，测量试样的长、宽、厚，并称重，初始重量记为M0(mg)，之后将试样悬挂在盛三种不同盐度加速腐蚀溶液的烧杯内，弯曲铜线使得所有试样全部浸入腐蚀溶液中，后将烧杯用保鲜膜封口。
[0059] 步骤1.4、设置恒温水浴锅的温度为40℃，将步骤1.3中的烧杯置于水浴锅内。对于充氧组试验，需在保鲜膜上开孔，然后将与充气泵连接的软质塑料管插入腐蚀溶液中以输入空气；对于静置组，不作开孔处理。
[0060] 步骤1.5、腐蚀周期设为1周，期间注意观察溶液变化，每天测量盐度值，及时调整，使腐蚀溶液的盐度值保持不变。
[0061] 步骤1.6、腐蚀结束后，将试样取出，烘干，称重记为Mt(mg)。
[0062] 步骤1.7、改变恒温水浴锅温度，重复以上步骤，获得50℃和60℃下的增重试验数据。
[0063] 步骤1.8、根据下列公式对试验数据进行处理：
[0064]
[0065] 其中，v(mg/mm2·d)为腐蚀速率；Mt(mg)为腐蚀后试样的重量；M0(mg)为试样的初始重量；A(mm2)为试样全浸表面积；T(d)为腐蚀时间。对每组试验三个平行试样的数据取平均值，得到5A06铝合金在不同浓度、不同温度、不同溶解氧条件下腐蚀的速率。
[0066] 根据腐蚀速率结果，选定腐蚀速率最大的加速试验条件：温度60℃，盐度6.0wt.％，充氧条件作为本次海水加速腐蚀试验条件。
[0067] 步骤二、海水加速腐蚀试验
[0068] 步骤2.1、准备海水加速腐蚀试验的三种试样。根据GBT228-2002《金属材料室温拉伸试验方法》，设计了拉伸试样的尺寸及测试指标；拉伸试样的平行长度Lc＝60mm，原始标距L0＝30mm，横截面S0＝45mm2，宽度b＝15mm，厚度a＝3mm。根据国标GB 3075-82《金属轴向疲劳试验方法》，疲劳试样工作段宽度为10mm。微观形貌观察的试样尺寸为10mm×10mm×3mm；
[0069] 步骤2.2、进行海水加速腐蚀试验。试验条件为温度60℃，盐度6.0％，充氧条件；总共包含7个腐蚀周期：1d，2d，4d，8d，12d，16d，32d；对于力学性能测试的试样，每个腐蚀周期设置两个平行试样，按设定的周期取样；对于微观测试的腐蚀小试样，腐蚀第1天，取样6次，分别为20min，40min，1h，2h，4h，8h，之后每天取样1次；试样在投放以前，都经过无水乙醇、丙酮清洗，腐蚀过程中，及时观察腐蚀溶液变化，更新腐蚀溶液；
[0070] 步骤2.3、用于力学测试的试样提取后使用酸洗的方法去除腐蚀产物，酸洗液：磷酸(H3PO4，比重1.70)50ml，铬酐(CrO3)20g，加水至1L。浸泡10min后，经蒸馏水、无水乙醇清洗，吹干。用于微观测试的腐蚀小试样，提取后，用蒸馏水冲洗，烘干。
[0071] 步骤三、对海水加速腐蚀试验后的试样进行力学性能测试、腐蚀微观形貌观察和腐蚀产物成分测试
[0072] 根据确定的海水加速腐蚀试验条件：温度60℃，盐度为3％，充氧条件，5A06铝镁合金板材被加工为3种不同形状与尺寸的试样，投浸在海水加速腐蚀溶液中经历7个不同的腐蚀周期，取出后做力学性能测试、腐蚀微观形貌观察和腐蚀产物成分测试，其中力学性能测试包括拉伸试验和疲劳试验。拉伸试验在HungTa电子万能试验机2024上进行，拉伸速率为1mm/min，测试指标为抗拉强度Rm和屈服强度Rp，同时用未经腐蚀的试样作对比；疲劳试验在MTS880拉伸疲劳试验机上进行，测试前，用数显游标卡尺测量工作段宽度与厚度，计算纵截面积，确定最大载荷；具体参数设置如下：最大载荷＝抗拉强度×50％×截面积；应力比R＝
0.1；频率f＝10Hz；平均载荷＝(最大载荷+最小载荷)/2；腐蚀微观形貌观察是将腐蚀不同的腐蚀周期后的小试样放在扫描电镜(英国CamScan公司生产的CamScan3400扫描电镜)下观察表面形貌，并在腐蚀产物附着处，作能谱测试。
[0073] 步骤四、对力学性能测试、腐蚀微观形貌观察和腐蚀产物成分测试结果进行分析[0074] 步骤4.1、从拉伸实验的结果可知，应力-应变曲线没有明显的塑形屈服点，在拉伸试验中采用非比例延伸率为0.2％时的应力值作为其屈服强度。根据测试结果，5A06铝合金在海水加速腐蚀试验后，抗拉强度随腐蚀时间呈现先上升后下降的趋势，屈服强度的变化趋势也是如此；在有限的腐蚀时间内，合金腐蚀前后的抗拉强度和屈服强度的变化幅度均在6％以内，其中在腐蚀16d时，抗拉强度达到最大，增长幅度为6％，在32d时，抗拉强度下降了1.7％；腐蚀8d，屈服强度达到最大，增长幅度为5.4％，在32d时，屈服强度基本恢复到初始状态。这说明试样的抗拉强度和屈服强度在经过加速腐蚀后有轻微下降，但是下降程度不显著；
[0075] 步骤4.2、试样经海水加速腐蚀试验后，相比未腐蚀的试样，疲劳寿命有明显的下降；腐蚀1d后，疲劳寿命骤降，随着腐蚀时间的增长，疲劳寿命呈现下降-升高-再下降的变化趋势，这说明，该种铝合金的疲劳性能对海水腐蚀比较敏感。疲劳试样是经线切割制样后进行海水加速腐蚀试验的，机械加工后的试样，其工作段纵截面处存在很多加工痕迹，呈条纹状，这种局部缺陷，应力集中，在海水加速腐蚀试验中充当重要角色，是腐蚀发生的主要区域。文献指出，机械加工造成的表面缺陷，由于电化学不均一，易形成局部电池，在缺陷处发生局部腐蚀，由于腐蚀的阴极/阳极面积比很大，这种腐蚀易发生，不易控制。因此，标准疲劳试样的5A06铝合金，经海水加速腐蚀试验后，其疲劳寿命的下降符合预测；
[0076] 步骤4.3、由腐蚀微观形貌可以观察到，腐蚀1d后，合金表面除了明显的打磨痕迹外，还出现轻微的点蚀坑，呈圆斑状，分布比较稀疏，腐蚀产物不明显；腐蚀2d后，白色的腐蚀产物零散地附着在合金表面，形貌为圆胞状，此时，腐蚀坑的密度和深度都有增加，圆斑状的蚀坑处有腐蚀产物聚集；腐蚀到4d，圆胞状的腐蚀产物不断向外扩展延伸，体积增大，呈圆团状，大量的腐蚀产物呈片状覆盖在合金表面，点蚀进展观察不太明显，并且发现，腐蚀产物大多聚集在打磨的划痕处；腐蚀进行到8d，腐蚀产物膜致密，将合金基体保护在腐蚀层下，这在一定程度上阻碍了腐蚀的进程，腐蚀12d后，局部腐蚀产物膜出现破裂的迹象，腐蚀16d后，蚀坑的密度和深度进一步增加，并且出现晶间腐蚀的形貌；腐蚀发生至32d时，腐蚀产物膜有明显的减薄，蚀坑分布很密集，其深度相对第1天加深很多，并且局部观察到剥层腐蚀的迹象；由此可见，5A06铝镁合金在海水加速腐蚀试验中的腐蚀由点蚀开始，进一步发展成晶间腐蚀，而腐蚀产物的分布不均匀造成未溶解的基体金属分层剥落，产生剥层腐蚀；
[0077] 步骤4.4、腐蚀产物成分测试结果显示，腐蚀产物包含O、Mg、Al、Cl四种元素，观察发现，腐蚀坑内元素O和Cl的含量均大于基体表面处，这说明O和Cl参与了腐蚀反应，会产生Al2O3和AlCl3，AlCl3溶于水，所以最终覆盖在合金表面的不溶性的腐蚀产物膜包括Al2O3及其水合物Al(OH)3；合金表面的Mg和Al的含量均大于蚀坑内，Mg(OH)2又是难溶性物质，所以海水中合金表面生成的腐蚀产物膜主要是Al(OH)3和少量Mg(OH)2及氯化物；腐蚀1d，蚀坑内外，Mg的相对含量相差65％，Al的含量相差8％，腐蚀12d，其数据分别为64％和10％，可见，Mg的相对消耗量远大于Al。
[0078] 步骤五、由测试与观察结果推测铝合金海水加速腐蚀机理
[0079] 合金刚浸入海水中，氧吸附在金属表面时形成钝化膜，使金属基体不容易被腐蚀，-另一方面，Cl 攻击表面局部缺陷的区域，在这些区域，不易形成钝化膜，海水介质渗入接触到合金基体，与O形成竞争，逐渐使钝化膜解体，当Cl-代替了氧，就与金属基体化合形成了可溶性氯化物或与氧化膜中的阳离子络合，形成了可溶性络合物；这些可溶性物质被溶解于溶液中，从而形成了小蚀坑，成为点蚀源。当点蚀以自催化过程不断发展，随着腐蚀时间延长，沉淀相不断析出，沉淀相晶格本体电位差异和沉淀相与晶格的击穿电位差异综合作用引起的电偶腐蚀导致了晶界处产生腐蚀；腐蚀发展到一定程度，局部区域，不溶性的腐蚀产物越来越多，体积越来越大，直到大于需要消耗的金属体积，产生“楔入效应”，将未腐蚀金属撑起，同时使晶界受到张力加速裂纹萌生与扩展，造成金属表层脱落。
[0080] 步骤六、验证海水加速腐蚀机理一致性
[0081] 本试验研究采取提高温度、盐度、溶解氧的方式对海水腐蚀试验进行加速，表征5A06铝镁合金腐蚀行为的参数包括：抗拉强度、屈服强度、疲劳寿命、腐蚀类型和腐蚀产物成分。在腐蚀周期内，抗拉强度和屈服强度随腐蚀时间的变化呈先增大后下降的趋势，其中强度的下降率均在6％以内；疲劳寿命对腐蚀的敏感性很强，海水加速腐蚀后，疲劳寿命明显下降，随时间增大，偶有升高，最终呈下降趋势；5A06铝镁合金在海水中腐蚀经历点蚀-晶间腐蚀-剥蚀的历程，与自然环境下铝合金在海水中发生腐蚀的腐蚀行为一致。
[0082] 通过以上步骤，本发明由增重试验进行海水加速腐蚀试验方案设计得到了本发明最佳的海水加速腐蚀试验条件，在此条件下进行了海水加速腐蚀试验，通过材料的力学性能测试表征、腐蚀微观形貌观察和腐蚀产物成分测试分析了铝合金的海水加速腐蚀试验机理，通过对比分析得到了此海水加速腐蚀试验符合加速腐蚀机理一致性，解决了多因素综合作用下铝合金海水加速腐蚀机理不明确的实际问题，为铝合金在海水环境下服役时的腐蚀防护提供了理论基础。
[0083] 以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，这些具体实施方式是基于本发明整体构思下的不同实现方式，而且本发明的保护范围平布局限于此，任何本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
