综述：真空电子束焊接5B70铝合金接头的耐腐蚀性及疲劳失效行为

《Materials Today Communications》：Corrosion resistance and fatigue failure behavior of vacuum electron beam welded 5B70 aluminum alloy joints

本文系统研究了真空电子束焊接（EBW）5B70铝合金接头的盐雾腐蚀形貌、电化学性能、疲劳行为及预腐蚀疲劳性能。研究发现焊缝区（FZ）与母材（BM）冶金结合良好，热影响区（HAZ）腐蚀坑最多，母材耐腐蚀性最佳。盐雾腐蚀显著降低疲劳寿命，预腐蚀后疲劳裂纹以穿晶扩展为主，晶粒活动性增强。该研究为5B70铝合金电子束焊接工程应用提供了重要数据支撑。

　　

材料与试样

实验采用真空电子束焊接（EBW）系统制备5B70铝合金对接接头，基体金属屈服强度为320 MPa，抗拉强度为445 MPa。焊接前对表面进行抛光处理，通过扫描电镜（SEM）和电子背散射衍射（EBSD）对焊接接头进行微观结构表征。

微观结构

焊接接头整体形貌显示焊缝区宽度约3.5 mm，融合区（FZ）出现少量气孔。FZ由等轴胞状晶组成，热影响区（HAZ）微观结构与母材（BM）相似但晶粒粗化。过渡区（TZ）存在柱状晶向等轴晶的转变，第二相粒子主要沿晶界分布。

盐雾腐蚀行为

盐雾腐蚀实验显示HAZ和BM区域更易产生腐蚀坑，主要沿第二相粒子和晶界形成。FZ因快速凝固形成的细晶结构使其腐蚀坑数量最少。微电偶效应是腐蚀的主要机制，Al₃(Sc, Zr)相作为原电池阳极优先溶解。

电化学分析

动电位极化曲线表明所有区域均呈现钝化行为，BM的自腐蚀电位最高（-0.76 V），耐腐蚀性最佳。HAZ因微观结构不均匀性导致耐点蚀能力最弱。腐蚀机理与盐雾腐蚀一致，均由第二相粒子与铝基体的电位差驱动。

疲劳与预腐蚀疲劳性能

高应力条件下腐蚀对疲劳裂纹扩展影响较小，而低应力时盐雾腐蚀使疲劳寿命显著降低。预腐蚀后疲劳裂纹以穿晶扩展为主，Schmid因子统计表明预腐蚀增强了晶粒活动性，促进晶粒转动。表面腐蚀坑成为疲劳裂纹的主要萌生源。

结论

真空电子束焊接5B70铝合金接头具有良好成形性，FZ与BM冶金结合紧密。BM区域耐腐蚀性最优，HAZ因微观不均匀性易产生腐蚀。盐雾腐蚀通过诱发表面腐蚀坑显著降低低应力疲劳寿命，预腐蚀改变裂纹扩展路径并激活晶粒转动行为。该研究为铝合金焊接结构在腐蚀环境下的安全评估提供了重要依据。