新型缓蚀剂在铝合金应力腐蚀过程中的裂纹萌生与扩展研究

抽象的

本文将电化学阻抗谱（EIS）和相移的新方法用于系统地研究腐蚀抑制剂（琥珀酸钠，十二烷基苯磺酸钠和新腐蚀抑制剂，即BIS [2-氨基-3]- （十二烷基二甲基季铵）丙基] - 丙胺二氯）在慢菌速率拉伸过程中铝合金裂纹启动及繁殖。使用各种特征方法来验证使用新方法的原位预测方法的可行性，已用于验证用EIS测量获得的实验数据。分析了SSRT过程中这三种抑制剂的腐蚀抑制机制。

1.介绍

铝合金在航空航天领域广泛应用于飞机的机身、外壳和起落架。飞机的使用环境非常复杂。例如应力腐蚀开裂(SCC) [1]行为可以很容易地在沿海地区，盐雾和酸雨等环境中出现，这带来了巨大的飞行安全风险。目前，常用腐蚀抑制剂的添加，是降低应力腐蚀的经济方法。因此，通过研究机械腐蚀耦合下的腐蚀启动和腐蚀抑制剂的腐蚀启动和传播来提高飞机的可靠性和安全性具有重要意义，并理解腐蚀抑制的机制。

研究人员研究了SCC过程中裂纹萌生和扩展的机理以及缓蚀剂的缓蚀机理。Petit等人[2在304型不锈钢在沸水44%氯化镁中慢应变率试验(SSRTs)中使用阻抗测量₂解决方案。它们在测试期间以特定频率测量相位，并试图将裂纹启动与该阶段的变化相关，但在该过程中没有多大的电化学腐蚀动力学信息研究。博世[3.〕得到裂纹阻抗模型的等效电路的说明和显示的阻抗相位中的某些频率的演变可能与SCC的发生，建立使用相移方法推断裂纹萌生的可能性。但是，它并没有给合金的裂纹明显传播的良好预测。赵等人。［4]采用高分辨率透射电子显微镜和透射菊池衍射(TKD)表征，以了解在模拟压水堆一次水条件下，Inconel 600中SCC的控制机制。认为晶间内氧化是SCC扩展的主要机制。促进SCC裂纹扩展的主要前驱体是晶间Cr的耗尽、多孔氧化物的形成以及先前的冷加工和外部载荷在裂纹尖端引起的局部变形。Seong等[5[3.5重量％的SSRT过程中，在SSRT过程中研究了敏化铝合金5083（AA5083）的SCC行为。％NaCl溶液，没有添加k₂CRO.₄, Na₂SiO._3.，或纳沃_3.作为缓蚀剂。当添加的抑制剂将OCP转移到低于击穿电位的电位时，它在测试方向上对IGSCC免疫(E_B.） 的β阶段。因此，高率β- 通过将OCP移位以下，可以防止对IGSCC至关重要的溶解E_B.的β阶段。方别人。［6研究了咖啡酸、2-异丙基-5-甲基苯酚(IPMP)和3,4,5-三羟基苯甲酸。报道了7种植物提取物中芳香活性化合物的电化学性质及其在不同环境和不同pH条件下的氧化还原行为。结果表明，在苯环的末端氢取代和氧化反应中，会形成不溶性化合物阻碍金属表面的腐蚀进程，这与这些化合物的芳香族结构的化学性质有关。穆罕默德等人[7]研究了低碳钢在酸性溶液和两种阳离子Gemini表面活性剂存在下的缓蚀机理。这是两种具有12碳疏水尾部的表面活性剂:一种带有四亚甲基间隔剂，另一种带有含有两个羟基的相同间隔剂。电阻抗谱、极化和电化学噪声测试表明，羟基表面活性剂的缓蚀性能优于无羟基表面活性剂。Rifat等[8]表明了柑橘耳兰叶子提取物在1M腐蚀性介质中作为碳钢（CS）上有效的腐蚀挑选抑制剂。提取物在25℃下在3小时内在v / v的存在下在20％的情况下显示出最大IE，即81.2％。IE％随着温度的增加而增加。EA随着研究的植物提取物的存在而降低，其表明抑制剂分子在CS表面上的化学吸附。C.耳兰特叶提取物对CS表面认可的Langmuir吸附等温吸附。Salman等人。［9]显示席史基碱衍生物，其具有氮，氧和硫原子作为腐蚀抑制剂，在1M HCl“盐酸”溶液中的“轻碳钢”中的腐蚀剂。重量损失和SEM“扫描电子显微镜”研究表明，抑制剂通过吸附在MS表面上以形成稳定的吸附层，能够防止合金表面腐蚀性溶液，从而产生较高的抑制效率。合成抑制剂的抑制作用随着浓度的增加并随着温度升高而降低而增加。ahmed [10]研究了一种新型有机缓蚀剂6-（4-羟基苯基）-3-巯基-7,8-二氢-[1,2,4]三唑并[4,3-b][1,2,4,5]四嗪[HT3]在1 M盐酸的动电位曲线。实验结果表明，所研究的缓蚀剂[HT3]可通过为低碳钢提供保护涂层，从而有效延缓盐酸溶液对低碳钢的腐蚀过程，该保护涂层可通过提高温度而减弱。库赛等人[11]合成了新型氨基硫脲，即2-（2,4-二甲氧基苄叉）肼基硫代酰胺（DMBHC），并对其化学结构进行了表征。EIS结果表明，浓度为0.5%时，氨基硫脲的抑制率最高，达94.86% 嗯。温度对合成的新型缓蚀剂MS-in-1表面缓蚀机理的影响 N H₂所以₄在各种温度（30-60°C）的温度下进行了研究，其中抑制效率随着温度的提高而降低。

综上所述，目前对SCC工艺的研究较多;然而，很少有研究人员利用电化学阻抗谱结合相移原位预测缓蚀剂对7000系列铝合金SSRT过程中裂纹变化规律的影响。因此，在本文中，两个传统缓蚀剂(琥珀酸钠和十二烷基苯磺酸钠)和一种新型的amide-type双子季铵表面活性剂(Bis (2-amino-3-dodecyl二甲基季铵)丙胺二氯)已经使用这种方法系统地研究了原位预测的裂纹萌生和传播the SSRT process. The effect of these three inhibitors on the crack initiation and propagation of aluminum alloy is discussed, and the corrosion inhibition mechanism is predicted.

EIS方法的优点是它可以在不同频率和时间获得阻抗光谱，并且可以获得更多的电化学动力学和电极接口结构的信息，但不能直接反映裂纹启动和传播时间的变化。相移方法可以预测处理数据后的裂缝启动和明显的传播时间，但不能获得相应的电化学动态信息。和....相比 [3.]使用相移方法在各种腐蚀环境中检测SCC和负载条件，可以使用新方法来分析SSRT过程中铝合金的裂纹启动和传播，并进一步了解电化学动力学的变化这些过程。

2.实验

2．1.材料和样品

本实验选取7A04铝合金作为研究对象。这个实验是SSRT测试。7A04铝合金板材拉伸试样参照国家标准GB/T 228-2002和行业标准HB7235-95进行加工。

用无水乙醇和丙酮清洗7A04铝合金片状拉伸试样的表面，以除去样品表面上的油渍和杂质。未测量的一部分样品被绝缘并用硅橡胶密封。在硅橡胶完全凝固后，用电绝缘带再次密封样品。

２.２.实验方法

实验两种不同的条件下进行的：（1)将腐蚀抑制剂加入到3.5重量％中。用pH〜1加入％NaCl溶液，拉伸率为3 μ.M / min（SSRT）（2）将缓蚀剂加入到pH ~ 1的3.5 wt.% NaCl溶液中，无拉伸应力

间隔30分钟，在拉伸应力条件下对样品进行电化学测量，并且没有拉应力。

2.3。电化学测试

三电极系统用于电化学测量（图1)．工作电极是7a04铝合金标本的测量部分，参考电极是Ag / Ag⁺辅助电极为石墨棒[12，13]. 电化学测量在3.5 wt.%NaCl溶液中进行，pH值为∼1.

2.4。SEM形态学观察和EDS分析

拉伸裂缝后，将测量的样品部分切割，用乙醇浸泡，然后用丙酮清洗，然后使用具有去离子水的超声波清洁剂清洁20分钟。然后，用酒精棉球擦拭骨折表面以除去腐蚀产物。最后，将骨折表面用去离子水洗涤并被冷空气干燥。Hitachi S-3400N电子扫描显微镜观察骨折形态，并通过EDS分析。

2.5。金相分析

在切割，嵌入，研磨，抛光和抛光样品后，将样品放置在替代显微镜下方以观察铝合金的表面。蚀刻溶液是混合酸水溶液（Dix-Kener蚀刻溶液）。

2.6。红外光谱分析

对合成产物进行红外光谱分析，以确定和验证合成产物的组成。扫描范围位于中红外范围（500厘米⁻¹–4000 厘米⁻¹），使用傅里叶变换红外光谱仪进行分析。

2.7。EIS和相移相结合的新方法

相移法是分别在有拉应力和无拉应力条件下每半小时测量一次试件。采用相移-频率图分析裂纹萌生和扩展的规律。过程如下。在EIS和相位法之前，在开路30分钟以稳定系统。拉伸试验开始后，每隔30 min对试件进行加卸载应力下的EIS测量，频率范围在10 MHz-100 kHz范围内测量，得到相位角-频率图。测试完成后,选择一个固定频率的获得数据,获取相角随时间的变化曲线在固定频率,并获得两个阶段角曲线在加载应力和卸载应力下,然后执行差异值在同一时刻,从而得到相移-时间曲线(相移=相位_强调−阶段_非压力，)．插图如下所示。通过相移-时间曲线，可以直观地推断裂纹萌生和明显扩展的时间。

博世[3.]主要考虑1hz和10hz频率相移的演化来研究SCC的变化。但是，在本实验中，由于在低频波段电化学测量时间较长，低频数据本身存在一些误差是无法避免的。因此，选取10hz、100hz、1000hz的频移进行分析。从后期的实验中可以看出，虽然在100 Hz和1000 Hz频率点的相移范围较弱，但仍然可以观察到在某些时候相移有明显的变化。因此，选取10hz、100hz、1000hz的相移进行分析，可以更好地研究SCC过程中裂纹的变化。

2.8。新型缓蚀剂的合成

在烧杯中加入50 ml二氯甲烷作为溶剂，14.1 g氯乙酰氯溶于二氯甲烷，3.7 g 3-丙二胺溶于20 ml二氯甲烷。在冰浴和搅拌的条件下，烧杯以5秒1滴的速度缓慢滴入烧杯。滴完后，提高温度，在35℃水浴中反应5小时。然后在60°C的水浴中，旋转蒸发器减压1.5 h，去除溶剂和过量的氯乙酰氯。残留物在室温下60℃去离子水中溶解8小时，过滤后干燥晶体。得到白色结晶中间体4.9 g(1:3 -二氯乙酰胺)丙胺。在步骤1,4.9 g丙胺溶解在50毫升乙酸乙酯和13.3 g十二烷基二甲基叔胺添加和16个小时在室温下搅拌,然后蒸馏1.5小时在75°C水浴去除溶剂和十二烷基二甲基叔胺过剩。残留物用正己烷溶解，过滤，干燥，残留物用乙酸乙酯重结晶两次，自然干燥至恒重。得到了9.3 g的二[2-氨基-3-(十二烷基二甲基季铵盐)丙基]-二氯丙胺白蜡。合成路线如图所示2．

3.结果和讨论

3.1。新腐蚀抑制剂的结构表征

对合成的表面活性剂进行红外光谱测定，结果如图所示3.. 如图所示1 (b)，N-H键振动峰值为3385厘米⁻¹和3203厘米⁻¹．碳氧键的振动峰在1662 cm⁻¹酰胺基础。酰胺组中的C-N键振动峰为1270厘米⁻¹［14］.在2920 cm处有两个强吸收峰⁻¹和2852厘米⁻¹是长链碳的特征振动峰。C-H的特征振动峰是1466厘米⁻¹．C-C、C-N和C-Cl的特征峰在1050 cm之间⁻¹和500- - - - - -700 cm⁻¹［15］.根据红外光谱分析结果，发现产物含有长碳链-CH_3.，C = O，C-Cl键等证明合成产物是双[2-氨基-3-（十二烷基二甲基季铵）丙基] - 丙胺二氯。

测试后(16]，新腐蚀抑制剂具有酸性环境下更高的耐腐蚀性。然而，其抗应力腐蚀能力是不明确，所以被选择用于本文应力腐蚀试验中的新类型的腐蚀抑制剂。

3.2。SEM形态观察

为了研究不同腐蚀抑制剂对铝合金应力腐蚀敏感性的影响，通过SEM观察骨折表面，如图所示4．

数字4显示不同条件下样品的断裂形态。在没有添加腐蚀抑制剂的情况下，存在“泥浆”腐蚀产物和骨折处的腐蚀坑，其是混合裂缝。（b）添加SDBS，骨折是巨大的，属于脆性骨间骨折。（c）加入琥珀酸钠，裂缝表面被捕获，但腐蚀程度较弱。（d）随着添加新的腐蚀抑制剂，裂缝表面是巨大的并且具有脆性骨折特性。

因此，与相关文献的组合[17]和SEM照片，可以推断7A04铝合金在pH = 1的3.5 wt.% NaCl溶液中的应力腐蚀机理主要是阳极溶解，而不是氢脆。添加缓蚀剂后，断口形貌发生明显变化，断口的晶粒由无序变为均匀。此外，断裂方式也发生了明显变化，由混合型断裂转变为单型断裂。

３．３．缓蚀剂在EIS应力腐蚀过程中的裂纹萌生与扩展过程研究

该过程的EIS每30分钟原位测量。整个拉伸阶段分为四个时期：金属溶解阶段，裂纹起始阶段，动态平衡阶段和裂纹传播阶段。通过EIS分析了该时间段中的裂纹启动和繁殖规律。

3.3.1。没有添加腐蚀抑制剂

从图中可以看出5（a）电容电弧随时间随时间减少0和1小时，表明金属表面上的氧化膜在酸溶液的作用下溶解。氧化膜的溶解和点蚀导致电容弧的减小。数字5 (b)在1.0和1.5小时之间，电容电弧随时间增加，表示金属表面上的裂缝开始出现在1小时。数字5 (c)介于1.5和3.5之间 h、 电容电弧基本保持不变，由于金属的裂纹萌生和再钝化，电容电弧增大，金属在酸性溶液中的溶解导致电容电弧减小。这一增减趋势在这一时期达到了动态平衡。图形5 (d)在3.5 ~ 6.0 h之间，电容电弧随时间减小，说明裂纹扩展引起的电容电弧增大趋势小于金属溶解引起的电容电弧增大趋势。这是由于裂纹扩展导致更多的金属表面与酸溶液接触，从而加速金属的溶解。

3.3.2。琥珀酸钠的加入

根据图6(一)由于氧化膜的溶解，电容弧减小。然而，降低电容电弧的时间明显长于不使用抑制剂的时间，这表明琥珀酸钠有效地减缓了氧化膜的溶解速度和点蚀，从而延迟了裂纹萌生时间。图形6 (b)结果表明，在3h时，电容弧开始增大，表明金属表面开始出现裂纹。电容量电弧比不加缓蚀剂时高。数字6 (c)表示电容弧的略微减小在9到11小时之间，这表明由裂纹启动和金属代理引起的电容弧的增加程度低于金属溶解引起的电容弧的减小。因此，琥珀酸钠更倾向于在该阶段抑制裂纹引发;数字6 (d)表明，在11.5和14.0小时之间，在裂纹传播阶段期间电容弧的变化趋势变得温和。琥珀酸钠可以有助于抑制裂纹繁殖，并在此阶段减慢金属腐蚀。

3.3.3。添加深发展

根据图7(一)，电容电弧随时间降低，表明金属表面上的氧化膜溶解在酸溶液的作用下。数字7 (b)S.hows that between 1.0 and 3.0 h, the capacitance arc increases with time, indicating that cracks on the surface of the metal begin to appear at 1 h. Figure7（c）结果表明，电容电弧在3.5 ~ 5.0 h之间达到动态平衡。如图所示7（d）在5.0 ~ 6.5 h范围内，电容电弧随时间减小，表明裂纹扩展引起的电容电弧增加趋势小于金属溶解引起的电容电弧增加趋势，延迟了裂纹扩展时间。

3.3.4. 添加新型缓蚀剂

数字8（a）S.hows that between 0 and 1 h, capacitance decreases due to dissolution and pitting of the oxide film. Figure8（b）表明电容弧开始于1小时增加，表明金属表面上的裂缝开始于1小时。电容弧略高于没有腐蚀抑制剂的条件。数字8（c）显示电容弧中的动态平衡在2.5和4.5小时之间，这表明由裂纹启动和金属回原因引起的电容弧的增加程度和由金属溶解引起的电容弧的减小相似。数字8（d）结果表明:在5 ~ 7 h，裂纹扩展阶段电容电弧的变化趋势趋于平缓;添加新的缓蚀剂主要是为了减缓金属在这一阶段的腐蚀。

3．4．缓蚀剂对相移法应力腐蚀中裂纹萌生和扩展的影响

选择加入新型缓蚀剂的实验组，绘制裂纹萌生和扩展时刻的相移-频率曲线。根据图9，我们可以通过观察1-100Hz频率范围内的相移变化在SSRT过程中预测7A04铝合金在7A04铝合金中的变化，因为该间隔中的相移是最显着的。较低频率范围内的相位偏移受到大波动的影响，并且考虑了用于长期测量的误差。因此，选择补充1000 Hz的相移，以提高实验数据的可信度。

负载-时间和移相-时间曲线如图所示10，在不添加腐蚀抑制剂和三种类型的腐蚀抑制剂的条件。

从图中可以看出10（a）即在没有腐蚀抑制剂的情况下，三个频率的峰值出现在约1小时。推断出在此时的裂纹开始和约3.5小时，三个频率显示出明显的峰。推断出此时存在裂纹传播。数字10（b）在加入0.5g / l SDB后，裂纹启动开始于约1小时，并在4.5小时下裂纹繁殖。数字10（c）infers that the crack initiation began at about 3 h after the addition of 7.5 g/L sodium succinate and the crack propagation at 8 h. Figure10（d）推断裂纹萌生始于约1 h在添加0.6 g/L新型缓蚀剂与5℃裂纹扩展 H

相移方法的结果表明，新的腐蚀抑制剂和SDB不能有效地抑制铝合金SSRT过程中的裂纹引发，但琥珀酸钠可以延迟裂纹开始时间向后延迟2小时。三种类型的腐蚀抑制剂对裂纹传播时间具有一定的抑制作用。抑制效应如下：SBDS <新型腐蚀抑制剂<琥珀酸钠。琥珀酸钠是抑制裂纹繁殖中最有效的。

基于EIS和相移的组合，可以推断，对于该结果的可能原因如下。

在裂纹萌生阶段，加入琥珀酸钠后电容弧明显增大。因此，在此阶段琥珀酸钠可以有效提高铝合金的耐蚀性。在SSRT早期，金属氧化膜的溶解减缓，点蚀等表面缺陷的形成减少，在这些缺陷处发生晶间腐蚀和形成应力集中导致韧性失效的可能性[18]减少了。因此，抑制裂缝开始，并且裂缝开始时间延迟向后延迟。以同样的方式，对于新的腐蚀抑制剂和SDB，可以发现，在SSRT的初始阶段，电容弧明显增加，并且早期阶段减慢金属腐蚀的效果不是显着的，并且没有有效地抑制凹坑坑的形成，因此不能有效地抑制裂缝的启动。裂纹引发时间基本上与没有腐蚀抑制剂的情况相同。

在裂纹扩展的阶段，琥珀酸钠的电容弧的变化趋势是平缓的，这表明，琥珀酸钠仍然有效地抑制金属的腐蚀在裂纹扩展的阶段，产生晶间裂纹率的降低[18]抑制裂纹扩展，延迟裂纹扩展时间。SDBS的变化趋势与未加缓蚀剂时基本相同，电容弧略有增加，表明SDBS主要是通过减弱金属腐蚀来抑制SSRT过程中的应力腐蚀。新型缓蚀剂的电容弧在裂纹扩展阶段变化缓慢，表明新型缓蚀剂在裂纹扩展阶段仍具有良好的缓蚀效果。

此外，相移法结合载荷-时间曲线表明，SSRT过程中，SDBS和新型缓蚀剂的裂纹萌生和扩展时间均处于铝合金的线弹性变形阶段。添加两种缓蚀剂后，裂纹萌生时间在加载-时间曲线中的位置与未添加缓蚀剂时大致相同。与未添加缓蚀剂相比，加载-时间曲线下裂纹扩展时间位置向后移动。与SDBS和新型缓蚀剂相比，加入琥珀酸钠后的裂纹萌生和扩展时间滞后，裂纹扩展时间出现在应变硬化阶段。可以看出，SDBS和新型缓蚀剂主要抑制了铝合金SSRT过程中线弹性阶段的裂纹萌生和明显扩展，而琥珀酸钠则抑制了应变硬化阶段的裂纹扩展。此外,图8还通过添加三种腐蚀抑制剂，还示出了在SSRT过程中铝合金应力腐蚀性敏感性的变化。应力腐蚀性敏感性的关系如下：SDBS <新型腐蚀抑制剂<琥珀酸钠。

3．5．用Kramers-Kronig变换验证实验数据

使用等效电路[19]软件中，利用阻抗实部的实验值计算EIS数据设置的阻抗虚部。然后，将KKT数据和实验数据结合起来。如果两张图相似，则假设实验数据质量良好，即SCC系统在测量中没有显著变化。在无缓蚀剂和三种缓蚀剂的情况下，用KKT方法验证了裂纹萌生和扩展时数据的可靠性。结果如下。

数字11显示在不同条件下裂纹启动和传播时实验和计算值之间的比较。从图中可以看出，计算值和实验值非常接近，并且可以认为各个数据的较大差异是由该频率处的不可靠的数据引起的。因此，可以确认实验数据的准确性。

3.6。电化学阻抗光谱拟合分析

EIS可以通过Zview软件安装。等效电路[20.如图所示12．

等效电路由以下几部分组成:R_S.溶液电阻(Ω·cm²)；Z_裂纹（Ω·厘米²）表示总裂缝阻抗[20.];R_CT.电荷传递电阻（Ωcm²)，由电化学反应动力学控制。电容弧被压低半圆，说明电极反应具有色散效应，因此加入表征双层电容的恒相角元件(CPE)进行拟合。这使得双电层电容的频率响应特性偏离纯电容[21，可能是由于电极表面不够光滑造成的。CPE由参数组成Y₀（Ω⁻¹·厘米^-2·S.^−N） 和N，分别表示CPE常量和CPE索引。趋势Y₀与极化电阻相反吗R_CT.．表格1显示在不同条件下获得的拟合数据（表中的值表示SSRT的变化范围）。

3.7。相移与EIS结合的验证

3.7.1。SEM和EDS验证

为了研究腐蚀抑制剂对7a04铝合金SSRT过程中裂纹启动和传播的影响，并验证与相移结合EIS的可行性，选择了新的腐蚀抑制剂在裂纹启动和繁殖时对样品进行采样。并去除表面腐蚀产物，然后通过SEM和EDS观察样品的表面。

数据(13日)- - - - - -13 (c)是SSRT过程中的裂纹启动和传播的SEM图片，添加了新的腐蚀抑制剂。（a）SEM图片，表面上没有裂缝和腐蚀。（b）在裂纹开始时添加新的腐蚀抑制剂的SEM图片，可以看出铝合金的表面裂纹开始发芽，并且在裂缝附近没有明显的沉淀物。（c）加入新的腐蚀抑制剂时裂纹传播时间的SEM图像，可以看出，金属表面上存在许多大而深的裂缝，这表明裂缝开始繁殖。

数字13（d）在新的腐蚀抑制剂的条件下，显示裂缝引发时间的SEM和EDS图像。结果表明，A1和Zn的元素出现在能谱中，主要由金属基质组成。另外，已经出现了元素C和O，表明新的腐蚀抑制剂可能存在于金属表面上。

数字13（e）示出了一个新的腐蚀抑制剂的条件下的裂纹明显传播时间SEM和EDS图像。结果表明，铝，镁，和Zn组成的元素出现在能量谱，它主要由金属基质。另外，元件C和O也出现和元素的含量均高于在裂纹萌生更高。SEM和EDS的结果表明，相移法是可行的预测裂纹萌生和扩展的时间。

3.7.2章。金相检验

7A04铝合金的金相主要由此组成α.-Al，锌₂毫克,艾尔₂裂纹形成过程中的CuMg [22]，而裂纹扩展阶段的金相主要由α.- al和zn.₂mg [23，24］.

在添加新的腐蚀抑制剂的条件下，在裂纹引发和传播时对样品进行取样。在Zeiss显微镜下观察结果，结果显示在图中14．金相分析结果表明，合金中含有S(Al)₂cumg）阶段和ŋ（zn₂毫克)阶段α.- 裂纹启动时的固溶溶液。在裂缝繁殖时，阶段ŋ（Zn₂Mg）和B相（不溶性杂质）分布在α.- 固溶体。

通过金相测试获得的结果还证明了相移方法可用于预测裂纹启动和传播的时间。

4.腐蚀抑制机制的分析

4.1。琥珀酸钠腐蚀抑制机制分析

数字15显示琥珀酸钠的腐蚀抑制机制的示意图。琥珀酸钠是有机酸盐腐蚀抑制剂，其用作混合型抑制剂[25］.琥珀酸钠中的未粘结电子与铝离子的空轨道相互作用，形成在铝表面上吸附的配位键。在裂纹启动的阶段，铝合金表面覆盖着琥珀酸钠薄膜，其延迟了溶解氧的还原，并有效地减慢了溶解和蚀腐蚀。然而，随着应力的增加，表面上琥珀酸钠的分子层被破坏，并且金属表面暴露于酸溶液中。在应力和腐蚀的偶联下，裂纹开始开始。

在裂纹扩展的阶段，多个金属表面暴露于酸溶液，因为裂纹扩展的。下琥珀酸钠的作用下，所述金属表面将具有致密分子层覆盖。首先，电容弧由于金属溶解减小，然后裂纹开始传播。在裂纹扩展的开始时，裂纹扩展被抑制与琥珀酸钠的分子层的面积的增加。最后，裂纹扩展和金属的连续溶解导致金属的断裂。的电容弧示出的变化趋势，即琥珀酸钠能有效减缓腐蚀。

4．2．SDBS缓蚀机理分析

数字16显示了SDBS的缓蚀机理示意图。SDBS是一种有机缓蚀剂，属于阴极缓蚀剂[26]. 这可归因于铝合金表面和SDB之间通过硫原子和氧原子的电子对给铝形成一层[27，28］.加入SDBS的抑制铝合金的活性溶解和钝化被提升为[29］.在保护膜的作用下，裂纹启动时间基本保持不变。随着应力的增加，裂缝的传播时间明显延迟，并且整个过程的电容弧的变化趋势和偏振阻力 - 时间曲线基本上与不添加腐蚀抑制剂的情况一致。因此，SDB主要通​​过减少腐蚀来衰减应力腐蚀。

4.3。新型腐蚀抑制剂腐蚀抑制机制分析

数字17展示了新型缓蚀剂的缓蚀机理示意图。新型缓蚀剂为Gemini表面活性剂，属于阳极吸附膜型缓蚀剂[16］.

在裂纹引发的阶段，铵离子在铝合金表面上静电吸附，并且新的抑制剂在金属表面上对准以形成单分子膜，其减缓金属的溶解。

在裂纹繁殖阶段，新的腐蚀抑制剂在暴露的金属上迅速吸附。在裂纹繁殖部位，抑制剂浓度逐渐增加，单分子膜逐渐变为致密，抑制裂纹传播，延迟裂纹传播时间。

结论

合成了一种新型缓蚀剂。采用电阻抗谱和相移相结合的方法，研究了三种缓蚀剂对7A04铝合金SSRT过程中裂纹萌生和扩展的影响。通过SEM、EDS和金相实验验证了该方法预测裂纹萌生和明显扩展时间的可行性。推测了三种缓蚀剂的缓蚀机理。结果如下:（1)结果表明:拉伸阶段分为金属溶解、裂纹萌生、动态平衡和裂纹扩展四个阶段。相移法研究表明，10hz、100hz和1000hz的相移差峰值是铝合金裂纹萌生和明显扩展的时刻。两种方法的结合表明，琥珀酸钠有效地抑制了裂纹的萌生和扩展。新型缓蚀剂和SDBS有效地抑制了裂纹扩展，但对裂纹萌生没有抑制作用。三种缓蚀剂的效果如下:琥珀酸钠>新型缓蚀剂> SDBS。KKT验证了实验数据的准确性。（2）推测了三种抑制剂的抑制机理。(1)琥珀酸钠中的未成键电子与铝离子的空轨道相互作用，形成配位键吸附在铝表面。(2) SDBS中的烷基磺酸离子在带正电的铝表面形成保护膜。(3)在裂纹萌生阶段，新型缓蚀剂中的季铵盐基团吸附在铝合金表面形成单分子层。在裂纹扩展阶段，新型缓蚀剂在裂纹扩展处浓度逐渐增加，单分子膜逐渐致密，裂纹扩展受到抑制，裂纹扩展时间延迟。

数据可用性

再现这些发现所需的原始/处理数据目前不能共享，因为这些数据也是正在进行的研究的一部分。

利益冲突

作者声明他们没有利益冲突。

致谢

这项工作是由天津市教育委员会科研项目（2019KJ136）和基本科研业务费专项资金中央高校（FRFCU，格兰特没有。3122014H006）资助。

参考

1. N.J.H. Holroyd和G. M. Scamans，“在暴露于潮湿的空气或蒸馏水的Al-Zn-Mg-Cu铝合金的缓解裂解期间”裂纹繁殖“冶金和材料交易A.，卷。42，不。13，PP。3979-3998，2011。查看在：出版商的网站|谷歌学术
2. M. C. Petit, M. Cid, M. Puiggali, Z. Amor，“应力腐蚀开裂过程中钝化击穿的阻抗研究”，腐蚀科学，第31卷，第491-496页，1990。查看在：出版商的网站|谷歌学术
3. R-W。Bosch，“用于检测环境和高温下水腐蚀系统中应力腐蚀裂纹的电化学阻抗谱，”腐蚀科学，第47卷，第47期。1，页125-143,2005。查看在：出版商的网站|谷歌学术
4. S. Zhao，K. Arioka和L.-P。Sergio，“通过高分辨率表征的合金600中SCC的机械研究”腐蚀科学，第132卷，第244-259页，2018。查看在：出版商的网站|谷歌学术
5. J. Seong, G. Frankel和N. Sridhar，“敏化AA5083的应力腐蚀开裂抑制”，腐蚀，第72卷，第2期，第284-296页，2016年。查看在：谷歌学术
6. “植物提取物中芳香族缓蚀剂的电化学性能研究”，《环境科学与技术》，2014年第4期。电分析化学杂志，卷。840，第74-83，2019。查看在：出版商的网站|谷歌学术
7. M. Mohammad，A. R. Tehrani-Bagha，E.Alibakhshshi等，“在两个阳离子双子粒子表面活性剂存在下，”盐酸溶液中的温和钢的腐蚀“，有没有羟基取代的间隔物，”腐蚀科学，卷。137，pp。62-75,2018。查看在：出版商的网站|谷歌学术
8. MD里法特，S。G泰瑟，A。A.艾尔·阿米里和A。A.HKadhum，“提取物的抑制作用柑橘耳兰腐蚀性介质腐蚀性媒体的碳钢叶子，“绿色化学快报和评论，卷。11，不。4，pp。559-566,2018。查看在：出版商的网站|谷歌学术
9. T. A. Salman，K.F.Al-Azawi，I. M. Mohammed等，“通过新颖的合成抑制剂抑制轻度钢腐蚀的实验研究辅以量子化学计算，”结果物理学，卷。10，第291-296，2018。查看在：出版商的网站|谷歌学术
10. A. Ahmeda, H. O. A. Mohammed, A. A. Thamer et al.，“新型缓蚀剂在1 M盐酸中的电化学研究”，结果物理学，卷。9，pp。978-981,2018。查看在：谷歌学术
11. A. J.Qusay，S.Z.Dhafer，D.S.Rawaa等，“新型硫代硫脲的合成，表征和腐蚀抑制潜力在硫酸环境中轻度钢，”涂料，卷。9，不。11，p。72，2019。查看在：出版商的网站|谷歌学术
12. S. Malarvizhi和V. Balasubramanian，“焊接工艺和焊后老化处理对AA2219铝合金关节疲劳行为的影响”，材料工程与性能，卷。20，没有。3，PP。359-367，2011。查看在：出版商的网站|谷歌学术
13. H.李，王H.，X.梁，Y.王和H.刘，“SC和Nd微观结构和铝镁锰合金的机械性能的影响，”材料工程与性能，卷。21，不。1，pp。83-88,2012。查看在：出版商的网站|谷歌学术
14. G. R.Gang和Lin，“三季双链铵盐合成的合成 -扬子大学学报（自然科学版），第7卷，第2期，第17-20页，2010年。查看在：谷歌学术
15. 龚志刚，“新型gemini阳离子表面活性剂的合成与性能研究(二)-十二烷基胺和环氧氯丙烷合成聚烷基季铵盐”，每日化学工业第31卷第1期4, pp. 36-38, 2011。查看在：谷歌学术
16. D. Juan，J. Shuai，Y.Fan等人，“制备新型腐蚀抑制剂及其在酸溶液中2024 Al-Cu-Mg合金的腐蚀抑制作用”，“表面活性剂和洗涤剂杂志，第22卷，第4期，第833-843页，2019年。查看在：出版商的网站|谷歌学术
17. RB米尔斯，R。H布朗和E。HDix，“金属应力腐蚀开裂研讨会，”ASTM和艾米，一九四九年第329卷第323-340页。查看在：谷歌学术
18. x孟,铝合金材料应力腐蚀和腐蚀疲劳特性的实验研究，上海交通大学，上海，2012。
19. B. A. Bouwkamp，等效电路，计算机辅助电化学交流阻抗数据分析系统，特温特大学，恩斯赫德，荷兰，1995。
20. J. Neshati, B. Adib, and A. Sardashti，“利用电化学阻抗谱(EIS)检测敏化不锈钢304在氯化物介质中的应力腐蚀开裂”，中国石油科技，卷。2，不。1，pp。55-60,2012。查看在：谷歌学术
21. G. Q.韦，Y. X. Wang和Y. X.召，“研究通过电化学阻抗谱的固体高分子电解质的水的电解的膜组件电极，”可再生能源资源第31卷第1期5，pp。109-114,2013。查看在：谷歌学术
22. P. Lenfsfeld，J.A.Juarez-Islas和W.A.Cassada，“喷雾沉积Zn改性7XXX系列Al合金的微观结构和力学行为”国际快速凝固杂志，卷。8，不。4，pp。237-265,1995。查看在：谷歌学术
23. R. Mächler, P. J. Uggowitzer, C. Solenthaler, R. M. Pedrazzoli，和M. O. Speidel，“高强度喷射沉积7000系列铝合金的结构、机械性能和应力腐蚀行为”，材料科学与技术，卷。7，不。5，pp。447-451,1991。查看在：出版商的网站|谷歌学术
24. T.Alldo，E. J. Lavernia和N.J. Grant，“通过液体动态压实产生的改性7075和X2020铝合金微观结构的TEM研究”材料字母，卷。5，不。1-2，pp。17-28,1995。查看在：出版商的网站|谷歌学术
25. A. H.Omar，“高浓度NaCl溶液中铜的腐蚀抑制研究”应用电化学杂志，第37卷，第8期，第933-940页，2007年。查看在：出版商的网站|谷歌学术
26. H. Tavakoli, T. Shahrabi, M. G. Hosseini，“十二烷基苯磺酸钠(SDBS)和2-巯基苯并恶唑对铜缓蚀的协同效应”，材料化学与物理，卷。109，没有。2-3，pp。281-286,2008。查看在：出版商的网站|谷歌学术
27. D. Huang，J. Hu，G.-L。歌曲和X.Guo，“无机有机抑制剂对环境和升高温度下乙二醇溶液中Mg-10Gd-3×0.5亿合金腐蚀的抑制作用”电杂物acta，第56卷，第27期，第10166-10178页，2011年。查看在：出版商的网站|谷歌学术
28. I. A. Kartsonakis，S. G. Stanciu，A.A.Matei等，“评估镁合金朝向Mg ZK30变体的典型腐蚀抑制剂的保护能力，”腐蚀科学，卷。100，PP。194-208，2015年。查看在：出版商的网站|谷歌学术
29. B.周，Y. Wang和Y.佐，“AA 2024-T3的与十二烷基苯磺酸钠和氯化镧抑制剂碱性NaCl溶液腐蚀过程的演变，”应用表面科学，卷。357，pp。735-744,2015。查看在：出版商的网站|谷歌学术

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