El estado de la investigación de la teoría de la corrosión bajo tensión de las aleaciones de aluminio

Después de más de un siglo de investigación, todavía existen desacuerdos en los círculos académicos sobre el mecanismo que causa el SCC. Los mecanismos actualmente aceptados son el craqueo inducido por hidrógeno y la disolución anódica.

1. Cracking inducido por hidrógeno

Desde mediados de la década de 1970, muchos experimentos han demostrado que el SCC de la aleación de aluminio de alta resistencia de la serie 7 pertenece al mecanismo de craqueo inducido por hidrógeno. La teoría cree que: (1) el hidrógeno migra al límite de grano a través de dislocaciones y se acumula cerca de la fase precipitada, lo que reduce en gran medida la fuerza de unión del límite de grano, lo debilita y causa fractura intergranular; (2) debido a la acumulación de hidrógeno en la grieta, la presión del hidrógeno formado promueve la fractura de la aleación; (3) el hidrógeno promueve la deformación de la aleación y provoca la fractura; (4) el hidruro formado promueve la fractura de la aleación. El mecanismo de craqueo inducido por hidrógeno propuesto actualmente tiene principalmente las siguientes teorías:

(a) Teoría de la presión de hidrógeno: cuando hay H sobresaturado en el metal, se combinará en H2 en varios defectos microscópicos. Es una reacción irreversible a temperatura ambiente, es decir, el H2 ya no se descompondrá en H. Con el defecto, H2 A medida que aumenta la concentración, también aumenta la presión del hidrógeno. Cuando la presión del hidrógeno es mayor que el límite elástico, se producirá una deformación plástica local, que hinchará la superficie y formará burbujas de hidrógeno.

(b) Teoría del enlace débil: el hidrógeno en el metal reduce la fuerza de enlace del enlace atómico. Cuando la concentración de tensión local es igual a la fuerza de enlace del enlace atómico, el enlace atómico se rompe y se nuclean microfisuras.

(c) El hidrógeno reduce la teoría de la energía superficial: el hidrógeno reduce la fuerza de enlace al tiempo que inevitablemente reduce la energía superficial, y viceversa. El hidrógeno se adsorbe en la superficie interna de la grieta metálica, lo que reduce la energía superficial y genera la tensión crítica necesaria para la inestabilidad y la propagación de la grieta. Dado que no se consideran trabajos de deformación plástica, no es aplicable a materiales metálicos.

(d) Mecanismo integral de craqueo inducido por hidrógeno: este mecanismo considera de manera integral el papel del hidrógeno para promover la deformación plástica local, el hidrógeno para reducir la fuerza de enlace atómico y la presión del hidrógeno.

2, disolución del ánodo

La teoría de la disolución anódica [7~9] cree que la disolución continua del metal del ánodo conduce a la nucleación y propagación de grietas SCC, lo que resulta en la fractura de la estructura de la aleación. Los puntos principales de la teoría de la disolución anódica de la aleación de aluminio SCC son los siguientes:

(1) Teoría del canal anódico: la corrosión ocurre a lo largo del canal local y se generan grietas. La tensión de tracción es perpendicular al canal y la concentración de tensión se genera en la punta de la grieta local. El canal anódico preexistente en la aleación de aluminio se separa de la fase precipitada del límite del grano y el potencial del sustrato. La diferencia es causada por la diferencia, y la tensión hace que la grieta se abra y exponga la superficie fresca. En este caso, la corrosión se acelera a lo largo del límite de grano.

(2) Teoría de la disolución del deslizamiento: existen puntos débiles locales en la película de óxido superficial de la aleación de aluminio donde se produce el SCC. Bajo la acción de la tensión, la parte de la matriz de aleación se moverá a lo largo del deslizamiento y formará una escalera de deslizamiento. Cuando la película de la superficie es grande y no puede deformarse correspondientemente con la formación de la escalera deslizante, la película se romperá y expondrá la superficie fresca, entrará en contacto con medios corrosivos y se producirá una rápida disolución anódica.

(3) Teoría de la ruptura de la película: hay una película protectora en la superficie del metal en el medio corrosivo, que es causada por tensión o iones activos. La superficie fresca expuesta y la película superficial restante forman un ánodo pequeño y una batería de cátodo grande por corrosión, lo que da como resultado una disolución anódica fresca en la superficie.

3. Coacción de disolución del ánodo y craqueo inducido por hidrógeno.

La disolución anódica y el craqueo inducido por hidrógeno son dos conceptos diferentes. La disolución anódica pura se puede evitar mediante protección catódica. Para el craqueo inducido por hidrógeno, la polarización catódica tiende a promover el craqueo. Algunos sistemas se basan en la disolución anódica y el principal es el craqueo inducido por hidrógeno. El SCC de las aleaciones de aluminio a menudo incluye estos dos procesos al mismo tiempo y, en realidad, es difícil distinguir claramente estos dos fenómenos.

Najjar et al. [10] encontraron que el SCC de la aleación de aluminio 7050 en una solución de NaCl al 3% es el resultado del efecto combinado de la disolución anódica y el craqueo inducido por hidrógeno. Al principio, debido a la diferencia de potencial de las partículas en el límite de grano de la aleación, el ánodo localizado se disuelve, lo que provoca que la película de pasivación se rompa, se formen defectos críticos y se inicien microfisuras. Con el aumento de la disolución anódica local en el límite del grano, los átomos de H reductores se difunden en la zona del proceso e interactúan con la estructura característica microscópica, la tensión de la punta de la grieta y la deformación plástica, causando daños.

Además del mecanismo SCC mencionado anteriormente, los investigadores también estudiaron el mecanismo SCC desde otras perspectivas, incluyendo principalmente la teoría de la migración de la superficie SCC, la teoría de la zona libre de dislocaciones del SCC y el modelo semiempírico de crecimiento de grietas.