铝合金是有色金属的一种，具有高比强度、高韧塑性及轻质化结构的特性。在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业上应用十分广泛，相比于传统的钢铁材料，具有许多的优点。但是铝合金作为工程材料在使用时会面临自然环境复杂的天气状况，铝合金被腐蚀会造成严重的安全隐患。Al-Cr合金作为铝合金的一种也不例外，研究其腐蚀行为与机理尤为重要。本课题制备了0.5%Cr含量的Al-Cr合金，详细研究了Al-Cr合金的晶间腐蚀、剥落腐蚀，电化学腐蚀和全浸泡腐蚀的腐蚀行为与机理。主要内容包括腐蚀不规则向合金材料内部扩展、渗透，产生分散且具有安全隐患的腐蚀孔洞；合金生成保护膜抑制腐蚀的继续进行，当合金结构遭到很大破坏时腐蚀速率急速增加，合金耐腐蚀性基本丧失；Al-Cr合金在晶间腐蚀液中开路电位测试的腐蚀电位最高。
目 录
1 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2 AlCr合金简介 1
1.3 AlCr 合金制备技术 3
1.4 AlCr 合金腐蚀行为 3
1.4.1 晶间腐蚀 4
1.4.2 剥落腐蚀 4
1.4.3 模拟海水全浸泡腐蚀 5
1.5 论文的研究意义与目的 6
1.5.1 课题的意义 6
1.5.2 研究技术路线及方法 6
2 实验内容与方法 8
2.1 实验设备 8
2.1.1 熔炼设备 8
2.1.2 腐蚀设备 9
2.1.3 电化学设备 10
2.1.4 微观组织观察设备 11
2.2 实验样品及制备过程 12
2.3 腐蚀性能检测 13
2.3.1 晶间腐蚀 13
2.3.2 剥落腐蚀 14
2.3.3 全浸泡腐蚀 14
2.3.4 电化学腐蚀 15
2.4 微观组织观察 16
2.4.1 金相显微镜观察 16
2.4.2 扫描电子显微镜SEM组织观察 16
3 实验结果与分析 17
3.1显微组织分析 17
3.1.1 原始组织分析 17
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3.1.2 晶间腐蚀形貌 18
3.1.3 剥落腐蚀组织形貌 19
3.2 腐蚀时长对于腐蚀深度的影响 22
3.3 模拟海水环境的全浸泡腐蚀 23
3.4 电化学腐蚀分析 24
3.4.1 开路电位ET曲线 25
3.4.2 极化曲线曲线分析 26
3.4.3 交流阻抗谱分析 27
4 结论与展望 29
4.1 结论 29
4.2 展望 30
参考文献 31
致谢 32
1 绪论
1.1 研究背景
众所周知，材料的化学组成决定了耐腐蚀性能，通过往纯铝里面加入别的金属材料进行合金化处理，以改变原来的结构、性能，合金化可以提高铝材料的耐腐蚀性能。国内外学者就加入合金的种类含量对耐腐蚀性能的影响做了大量的研究。目前普遍是加入Cr、Ni、Ti、Mn、N、Nb、Mo、Si、Cu以及稀土元素提高耐腐蚀性能。Cr元素有许多优良的性质，如耐磨性、耐蚀性等，Cr元素对铝合金组织结构的改善作用大，当Cr含量加到12%左右时，不锈钢与Cr元素发生氧化反应生成Cr2O3自钝化膜。
为了更好地实现AlCr合金在工业、生活中的运用价值，对AlCr合金材料腐蚀行为与机理研究的研究迫在眉睫。
1.2 AlCr合金简介
Cr 金属是具有较高的强度和较好的热稳定性、耐磨性、耐腐蚀性等，在表面涂层、轴承、活塞等方面运用较多。Al和Cr元素暴露在空气条件下会与氧气发生氧化反应形成Al2O3和Cr2O3，生成的氧化膜进一步阻止氧化的进一步反应，所以Al/Cr合金常常作为抗氧化添加元素加入合金。现今国内外学者在AlCr合金的研究中，多都集中在相构成及结构之上。这是因为AlCr 合金有形成复杂的多原子晶体和准晶体的趋势，探究相的组成与其结构具有深远的理论价值；AlCr合金有多种金属间化合物，具有硬度高、脆性大的特性，型材成形困难。 图 1.1为经典的 AlCr 相图，可以看到，AlCr 金属之间有 Al7Cr、Al4Cr、Al11Cr2、Al9Cr4、Al8Cr5等多种金属间化物。在 AlCr 金属间化合物结构上有较多的研究。
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图1.1 经典AlCr相图
Al7Cr 具有硬度高、耐磨、耐蚀、热膨胀系数小等良好特性，是构成表面复合材料的优质的增强相，具有复杂单斜结构的晶体，因此到目前为止起晶格常数无法确定下来，进行过多次修改。目前经研究测定，其晶格参数为：a=2.0595 nm，b=0.7574 nm，c=1.0949 nm，β=107.34。
Al11Cr2是一个有存在争议的金属间化物，根据图 1.2 中 Massalski 等发表的相图可以看出Al11Cr2中 Cr 的原子百分比约在 15.2~17.0at.%左右，熔点为 940℃，并能在室温下存在。
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图1.2 Massalski 修订的AlCr 相图
A14Cr 是一种单胞大、结构复杂的金属间化合物，它的结构在不断的被关注和研究。Al9Cr4和 Al8Cr5中的 Cr 原子百分含量分别在 30~36at.%和 38~42at.%，这两相的低温和高温晶体结构不同。AlCr2相是一种具有体心正方晶格结构相，当其温度小于 325 ℃后，表现出反铁磁性。
综上所述，铝铬合金的种类成分十分复杂，结构也是千奇百怪，形成条件多样化，容易发生相与相的夹杂，生成第二相析出沉淀。因此铝铬合金的形成条件与性能判断十分困难，这也是本课题的研究方向与背景。
1.3 AlCr 合金制备技术
铝合金固液混合铸造是指将大量的同种金属固体以及添加中间合金到熔融的纯铝合金中，经过充分搅拌铸造成型，再用热加工进行热处理的工艺。经过此种方法铸造得到的合金胚料也可以在凝固后重新加热到半融化的状态进行所需的热处理。刘劲松、何建军等采用该法结合压铸工艺制备出了Al10%Cr 合金，并对其组织性能进行了分析，发现该合金具备高耐磨性、高耐腐蚀性、合金组织细化均匀。

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