中北大学
低应力、弱腐蚀介质下发生破坏，具有突发性强、危害性大的特点。由于冶金、环境、环境的化学与电化学以及材料或构件的受力状态等因素彼此交织在一起，互相影响、互相作用，使得环境敏感断裂错综复杂。张正贵【9】等在应力作用下对带有涂层的高强度铝合金构件在3．5％NaCl溶液中腐蚀疲劳断口进行了研究。结果表明：在腐蚀条件下高强度铝合金构件断口上不仅出现疲劳辉纹，还出现准解理、解理、沿晶等断裂特征，腐蚀疲劳过程属于阳极溶解机制控制。失效形式为多裂纹断裂，在各个铆扎处均有裂纹萌生，其中有一处为主裂纹，其位置不固定，主裂纹扩展距离较长，最后与其它裂纹汇合，最终导致疲劳断裂。铝合金在3．5％NaCl水溶液中腐蚀疲劳开裂属于阳极溶解机制控制，但其裂纹扩展微观断口仍然显示出脆性特征，可以观察到解理、准解理形貌。如下图所示
2.6引起腐蚀疲劳失效的原因
阳极溶解能降低原子间的结合力及断裂应力【10】，使腐蚀疲劳断口出现脆性特征。阳极溶解过程只能促进表面材料的变形硬化溶解，对远离变形区的材料力学性能过程没有直接的影响，因此在裂纹尖端受阳极溶解过程影响而发生软化的区域非常小。这一小部分软材料被硬材料包围时，软材中塑性滑移受到抑制，产生较大的三向应力，在这种情况下即使延性材料也发生脆性断裂。疲劳裂纹沿晶扩展过
程可能是“表面晶界弱化一受一个循环应力作用破坏一新表面的晶界再弱化、再破坏。”腐蚀不仅损伤金属，同时还改变金属的力学性能【11】。在电化学反应的影响下，金属会发生细微结构的变化，起增塑作用，在裂纹尖端，促进表面位错移出，而位错的移出结果又促进力学化学效应，即加速金属腐蚀，后者反过来又促进位错移出，从而导致裂纹尖端处化学力学损伤的自催化过程【12】。
6
中北大学
3.防止铝合金材料失效的措施
针对铝合金材料可能存在的各种失效，我们可以相应采取一些预防措施，这些措施如下： （1）针对阳极氧化膜引起的疲劳失效，应将零件有过度圆弧的地方的圆弧半径加大以降低应力集中．减少疲劳裂纹萌生的可能性【13】。
（2）针对表面加工精度差造成的疲劳损失效，建议提高铝合金材料表面加工精度，降低材料表面粗糙度。
（3）针对热处理和加工工艺不规范引起的失效，应严格控制铸造温度和凝固速度，使材料组织均匀，控制产生孔洞及防止材质疏松等缺陷。进行规范的热处理工艺操作。对于压铸铝合金采用低温回火的方法，将工件加热到290℃~300℃，并保温2 ~ 4h，炉冷，以改善塑性，降低内应力，提高尺寸稳定性，同时保持一定的加工硬化效果，提高材料的性能【14】。也通过增加工作面的厚度，以增加零件的抗拉强度，避免零件过早失效。 （4）针对应力腐蚀引起的断裂，需要加强铝合金表面防护工艺。由于腐蚀断裂一般是由氯离子等介质引起的，故一定要防止材料与氯离子等介质接触。
4.铝合金失效分析的意义
失效分析是一项复杂的技术工作，它不仅要求失效分析工作人员具备多方面的专业知识，而且要求多方面的工程技术人员，操作者及有关的科学工作者的相互配合，才能圆满地解决问题。因此，如果在分析以前没有设计出一个科学的分析程序和实施步骤，往往就会出现工作忙乱、漏取数据、工作缓慢或走弯路，甚至把分析时步骤搞颠倒，使某些应得的信息被另一提前的步骤给毁掉了。在零件失效后，通过失效分析和物理检测的方法可以确定失效件的失效原因和影响因素，能够减少和预防同类机械零件的失效现象重复发生，在工程安全和质量管理中具有重大的意义，能产生巨大的经济效益和社会效益。
参考文献：
7
中北大学
【1】姜伟，李春泉，蒋建献·一种7075铝合金液压油缸的失效分析·材料热处理技术，2011，40（18），
【2】李荣德，于海朋，袁晓光·合金元素在压铸合金中的作用及研究现状·特种铸造及有色合金，2008，136（1）
【3】郑真，范映伟·某ZL101铝合金零件裂纹失效分析·北京航空材料研究院检测研究中心，2011,8（2）
【4】白明远，马海全，曲士昱，杨胜·铝合金框开裂的失效分析·装备环境工程，2011,8（2） 【5】周细应，童建华，李曼萍·压铸铝合金零件失效分析·轻合金加工技术，2008，33（10） 【6】赵旭，张卫方·刘新灵某铝合金铰链裂纹分析·北京航空材料研究院，2009,43(5) 【7】李成功，傅恒志，于翘·航空航天材料，1993
【8】徐娜.时军波.张敦荣.刘长安.高新国汽车发动机零件失效分析[期刊论文]-科技咨询导报2007(18)
【9】张正贵，周兆元，刘长勇·高强度铝合金构件腐蚀疲劳失效分析·中国腐蚀与防护学报 【10】张代东.高春生.Zhang Daidong.Gao Chunsheng 时效强化铝合金的机械性能分析[期刊论文]-科技情报开发与经济2000,10(1)
【11】常红，韩恩厚，王俭秋·飞机蒙皮涂层对LY12CZ铝合金腐蚀疲劳寿命的影响[期刊论文]-中国腐蚀与防护学报2006(01)
【12】张正贵;张波;韩恩厚应力与腐蚀因素对连接件腐蚀疲劳寿命交互作用的研究[期刊论文]-机械强度 2001(02)
【13】郭春科.刘静安.GUO Chun-ke.LIU Jing-an 减少铝合金棒材缩尾的工艺条件研究[期刊论文]-铝加工2007(1)
【14】郑建军.关巍LD31合金棒材裂纹缺陷的分析和解决[会议论文]-2007
8