[论文解读] A study on the mechanical property and corrosion sensitivity of an AA5086 friction stir welded joint

Zhitong Chen, Shengxi Li+2 more|arXiv (Cornell University)|Nov 16, 2015

Advanced Welding Techniques Analysis参考文献 25被引用 7

一句话总结

本研究调查了摩擦搅拌焊AA5086接头的力学性能和耐腐蚀敏感性，结果表明热机械影响区（TMAZ）/热影响区（HAZ）的显微硬度最低，是拉伸试验中的主要失效位置。腐蚀测试显示，在3.15 wt.% NaCl溶液中HAZ的腐蚀速率最低，且随着电解质从3.15% NaCl、ASTM海水到0.5 M Na2SO4，腐蚀严重程度逐渐降低，该结果得到腐蚀产物的SEM、XRD和拉曼光谱分析的支持。

ABSTRACT

The mechanical property and corrosion sensitivity of a friction stir welded (FSW) AA5086 joint have been investigated. Vickers microhardness and tensile tests showed that the TMAZ/HAZ zone had the lowest microhardness value and the tensile specimen (transverse to the weld) failed in this region. Polarization experiments conducted using samples cut from each zone indicated that the HAZ had the lowest corrosion rate in 3.15 wt.% NaCl. SEM observation of the samples, Raman spectroscopic and XRD characterization of the corrosion products, and weight loss analysis after immersion tests all showed that the corrosion severity of AA5086 decreased from 3.15% NaCl to ASTM seawater and finally to 0.5 M Na2SO4. In addition, less corrosion products were observed from HAZ as compared to the other three regions, which was in agreement with the Raman and XRD analyses.

研究动机与目标

• 评估摩擦搅拌焊AA5086接头的力学性能，特别关注显微硬度和抗拉强度的分布。
• 评估摩擦搅拌焊后AA5086不同区域（TMAZ、HAZ、母材和焊核）的耐腐蚀敏感性。
• 比较在不同电解质（3.15 wt.% NaCl、ASTM海水和0.5 M Na2SO4）中的腐蚀行为。
• 结合显微组织特征与电化学及表面分析结果，理解腐蚀机理。

提出的方法

• 在FSW接头的不同区域进行维氏显微硬度测试，以绘制硬度分布图。
• 对横向试样进行拉伸测试，以确定断裂位置和力学响应。
• 从各区域提取样品后进行动电极极化测试，以测量腐蚀速率。
• 使用扫描电子显微镜（SEM）观察腐蚀样品的表面形貌。
• 采用X射线衍射（XRD）和拉曼光谱分析腐蚀产物相的组成。
• 通过浸渍试验后的失重测量，量化不同环境中腐蚀的严重程度。

实验结果

研究问题

• RQ1 在FSW AA5086接头中，哪个区域的显微硬度最低，且最易发生拉伸断裂？
• RQ2 在3.15 wt.% NaCl溶液中，FSW接头各区域的腐蚀速率如何变化？
• RQ3 在3.15% NaCl、ASTM海水和0.5 M Na2SO4电解质中，接头的相对腐蚀严重程度如何？
• RQ4 不同区域和环境下的腐蚀产物组成与形貌有何差异？
• RQ5 FSW AA5086接头中，显微组织区域与腐蚀产物形成之间存在何种关系？

主要发现

• TMAZ/HAZ区域表现出最低的显微硬度值，且拉伸试样在此位置断裂。
• 在3.15 wt.% NaCl溶液中，HAZ的腐蚀速率最低，表明其相对于其他区域具有更低的腐蚀敏感性。
• 腐蚀严重程度按以下顺序递减：3.15% NaCl > ASTM海水 > 0.5 M Na2SO4，该结果由失重测量和表面分析证实。
• 与其它区域相比，HAZ区域的腐蚀产物形成更少，与电化学和光谱数据一致。
• 拉曼和XRD分析证实了特定腐蚀产物的存在，且不同区域和环境下的相组成存在差异。
• SEM、XRD和拉曼光谱的联合使用提供了明确证据，表明HAZ区域腐蚀程度较低，且不同电解质中腐蚀产物特性各异。