7XXX系高(超)强铝合金为轻量化材料，在国民经济和国防军工各个领域的应用越来越广泛。一方面，装备减重对材料韧性、疲劳性能的要求越来越高；另一方面，复杂的服役环境使构件中氢等有害元素对合金性能的不利影响日益突出。
由于铝合金为面心立方结构，且氢在铝合金中的溶解度极小，不易形成氢化物，因此在相当长的时间内，认为铝合金中不存在氢脆现象，但是随着对高强铝合金应力腐蚀开裂(SCC)和腐蚀疲劳(CF)研究的深入，发现氢对应力腐蚀和腐蚀疲劳都有明显的作用，并且可能是发生SCC和CF的主要原因。国内学者通过研究氢对7085高强铝合金材料性能的影响，初步证明了高强铝合金存在氢致应力腐蚀开裂的现象。截至目前，国内外对于高强铝合金材料的氢致应力腐蚀敏感性试验方法和评价工艺的研究相对较少。
杨晓、刘岩等研究人员以7085高强铝合金材料为研究对象，通过设定不同的慢拉伸应变速率来研究氢致应力腐蚀敏感性的问题，同时对试样断口进行扫描电子显微镜(SEM)分析，初步探讨了慢拉伸应变速率与氢脆敏感性之间的关系，为高强铝合金材料氢脆敏感性评价体系的建立提供借鉴。
1、试验过程
1.1 试验材料
试验材料为7085高强铝合金铸锭，热处理状态为T7651态。7085高强铝合金的显微组织为α(Al)相+弥散相+化合物相，晶粒度为4.5级。
1.2 慢拉伸应变试验方法
采用慢拉伸试验机进行试验，所有试样均沿厚度方向截取，试样经过机械加工完成后，用1200号砂纸对其进行打磨，然后用丙酮清洗，再用蒸馏水清洗并吹干，用玻璃胶和生胶带对非工作段表面进行封装。
分别设定拉伸试验速率为10-6s-1和10-7s-1，将试样放置于35℃的3.5%(质量分数)硫酸铵水溶液中，电流密度为2mA/cm2。
根据HB 7235—1995 《慢应变速率应力腐蚀试验方法》，应力腐蚀敏感性指数ISSRT计算公式为
1.3 断口分析方法
用扫描电子显微镜对试样断口进行观察。
2、试验结果与分析
2.1 不同拉伸速率下的应力腐蚀敏感性
设置拉伸速率为10-6s-1，在35℃的充氢溶液和35℃的干燥空气下进行试验，结果如表1所示。
表1 拉伸速率为10-6s-1时的7085高强铝合金应力腐蚀试验结果
由表1可知：两种条件下试样的断裂强度和断裂时间相近，但是在充氢环境下，材料的断后伸长率有所降低。通过计算，在拉伸速率为10-6s-1时，7085高强铝合金的ISSRT为3.19%，相对较低，说明材料没有明显的应力腐蚀开裂倾向。
设置拉伸速率为10-7s-1，7085高强铝合金在35℃充氢溶液和35℃干燥空气下的试验结果如表2所示。由表2可以看出：在35℃充氢溶液中，试样的断裂强度、断裂时间以及断后伸长率与35℃空气中试样相比均有较大的降低。通过计算，在拉伸速率为10-7s-1时，7085高强铝合金的ISSRT为12.6%，相对较高，有明显的应力腐蚀开裂倾向。
表2 拉伸速率为10-7s-1时的7085高强铝合金应力腐蚀试验结果
2.2 断口分析结果
设置拉伸速率为10-6s-1，7085高强铝合金在不同环境下的拉伸断口SEM形貌如图1所示。
由图1可知：两种环境中的7085高强铝合金拉伸试样断口的SEM形貌相同，均表现为韧窝+沿晶+脆性相断裂特征。该材料在10-6s-1拉伸速率下没有表现出明显的应力腐蚀敏感性。
设置拉伸速率为10-7s-1，7085高强铝合金在不同环境下的拉伸断口SEM形貌如图2所示。
由图2可知：两种环境中的对应试样断口SEM形貌有所不同，充氢环境下的拉伸断口主要呈沿晶+穿晶断裂特征，未发现明显的韧窝特征，个别位置晶界有宽化形态，且晶面上有明显的钝化特征；在空气环境中，试样断口SEM形貌主要呈韧窝+沿晶+脆性相断裂特征。7085高强铝合金在10-7s-1拉伸速率下存在明显的应力腐蚀敏感性。
由不同拉伸速率下材料应力腐蚀敏感性的计算结果和断口特征可知：随着拉伸速率的降低，在试验过程中会有更多的氢在试样表面聚集，根据扩散原理,表面氢逐步向试样内部渗入，并分布在晶界位置，从而引起晶界的弱化。后续在力与氢的共同作用下发生沿晶断裂。
3、结论
(1) 7085高强铝合金材料在充氢溶液中存在氢致应力腐蚀开裂的现象。断口主要呈沿晶断裂特征，且晶界有一定程度的宽化形态。
(2) 7085高强铝合金材料在充氢溶液中的氢致应力腐蚀开裂现象的发生与拉伸速率有直接关系，较大的拉伸速率使聚集的氢含量未达到发生断裂的临界值，故不会发生氢致应力腐蚀断裂行为。
(3) 通过开展不同拉伸速率下的应力腐蚀试验，可以为高强铝合金的氢致应力腐蚀开裂试验方法和评价技术的研究提供技术支撑。
