經過一個多世紀的研究，對于引起 SCC 的機理學術界仍然存在分歧。 目前被普遍接受的機理是氫致開裂和陽極溶解機理。下面就讓我們分析鋁合金應力腐蝕的相關情況！

1、氫致開裂

七十年代中期以來, 較多實驗表明, 7×××系高強鋁合金的SCC 屬于氫致開裂機理。該理論認為: (1)氫通過位錯遷移到晶界, 積聚在析出相附近,使晶界的結合強度大大降低, 弱化晶界, 造成沿晶斷裂; (2) 由于氫積聚在裂紋內, 形成的氫氣壓促使合金斷裂; (3) 氫促進合金形變而致使斷裂; (4) 形成的氫化物促使合金斷裂. 目前提出的氫致開裂機理主要有如下理論：

(a) 氫壓理論: 當金屬中存在過飽和H時, 將在各種顯微缺陷處結合成H2, 室溫是不可逆反應, 即H2不會再分解成H. 隨著缺陷處H2濃度增加, 氫壓也增大. 當氫壓大于屈服強度時就會產生局部塑性變形, 使表層鼓起, 形成氫氣泡。

(b) 弱鍵理論: 金屬中的氫降低原子鍵結合力,當局部應力集中等于原子鍵結合力時原子鍵破裂,微裂紋形核。

(c) 氫降低表面能理論: 氫降低鍵合力的同時必然降低表面能, 反之亦然. 氫吸附在金屬裂紋內表面, 使表面能降低, 導致裂紋失穩擴展所需的臨界應力下降. 由于沒有考慮塑性變形功, 故對金屬材料不適用。

(d) 氫致開裂綜合機理: 此機理綜合考慮了氫促進局部塑性變形、氫降低原子鍵合力以及氫壓作用。

2、 陽極溶解

陽極溶解理論[7~9]認為陽極金屬的不斷溶解導致SCC 裂紋的形核和擴展, 造成合金結構的斷裂.鋁合金SCC的陽極溶解理論的主要觀點如下:

(1) 陽極通道理論: 腐蝕沿局部通道發生并產生裂紋, 拉應力垂直于通道, 在局部裂紋尖端上產生應力集中. 鋁合金中預先存在的陽極通道由晶界析出相與基體電位差引起, 而應力則使裂紋張開暴露出新鮮表面. 在此情形下, 腐蝕沿晶界加速進行.

(2) 滑移溶解理論: 發生SCC 的鋁合金表面氧化膜存在局部薄弱點, 在應力作用下合金基體內部位錯會沿滑移而產生移動, 形成滑移階梯. 當滑移階梯大、表面膜又不能隨滑移階梯的形成而發生相應變形時, 膜就會破裂并裸露出新鮮表面, 與腐蝕介質接觸, 發生快速陽極溶解.

(3) 膜破裂理論: 腐蝕介質中金屬表面存在保護膜, 由于遭受應力或活性離子的作用而引起破裂, 裸露的新鮮表面與其余表面膜構成小陽極大陰極的腐蝕電池, 導致新鮮表面發生陽極溶解.

3、陽極溶解與氫致開裂共同作用

陽極溶解與氫致開裂是兩個不同的概念, 單純的陽極溶解可通過陰極保護進行預防, 而對于氫致開裂, 陰極極化往往會促進開裂. 有些體系以陽極溶解為主, 有些則以氫致開裂為主. 鋁合金的SCC 往往同時包括這兩個過程, 要截然區分這兩種現象實際上是困難的.

Najjar 等[10]研究發現7050 鋁合金在3% NaCl 溶液中的SCC 是由于陽極溶解與氫致開裂共同作用的結果. 開始時, 由于合金晶界處的粒子存在電位差, 發生局部陽極溶解, 造成鈍化膜破裂, 形成臨界缺陷, 微裂紋萌生. 隨著晶界局部陽極溶解的增加,還原性的H原子擴散到過程區, 與微觀特征結構、裂紋尖端應力和塑性應變相互作用, 造成損害.

除上述SCC機理外, 研究者還從其它角度研究了SCC 機理, 主要包括SCC 表面的遷移理論、SCC的無位錯區理論和裂紋生長的半經驗模型。

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