L'état de la recherche sur la théorie de la corrosion sous contrainte des alliages d'aluminium

Après plus d’un siècle de recherche, des désaccords subsistent dans les milieux universitaires sur le mécanisme à l’origine du CSC. Les mécanismes actuellement acceptés sont la fissuration induite par l'hydrogène et la dissolution anodique.

1. Fissuration induite par l'hydrogène

Depuis le milieu des années 1970, de nombreuses expériences ont montré que le SCC de l’alliage d’aluminium à haute résistance de la série 7 appartient au mécanisme de fissuration induit par l’hydrogène. La théorie estime que : (1) l'hydrogène migre vers le joint de grain à travers des dislocations et s'accumule près de la phase précipitée, ce qui réduit considérablement la force de liaison du joint de grain, affaiblit le joint de grain et provoque une fracture intergranulaire ; (2) en raison de l'accumulation d'hydrogène dans la fissure, la pression d'hydrogène formée favorise la fracture de l'alliage ; (3) l'hydrogène favorise la déformation de l'alliage et provoque la fracture ; (4) l'hydrure formé favorise la rupture de l'alliage. Le mécanisme de craquage induit par l'hydrogène actuellement proposé repose principalement sur les théories suivantes:

(a) Théorie de la pression de l'hydrogène : lorsqu'il y a du H sursaturé dans le métal, il se combine en H2 au niveau de divers défauts microscopiques. C’est une réaction irréversible à température ambiante, c’est-à-dire que H2 ne se décomposera plus en H. Avec le défaut H2 À mesure que la concentration augmente, la pression de l'hydrogène augmente également. Lorsque la pression de l'hydrogène est supérieure à la limite d'élasticité, une déformation plastique locale se produit, qui gonfle la surface et forme des bulles d'hydrogène.

(b) Théorie des liaisons faibles : l’hydrogène présent dans le métal réduit la force de liaison de la liaison atomique. Lorsque la concentration de contraintes locales est égale à la force de liaison de la liaison atomique, la liaison atomique se brise et des microfissures se nucléent.

(c) L'hydrogène réduit la théorie de l'énergie de surface : l'hydrogène réduit la force de liaison tout en réduisant inévitablement l'énergie de surface, et vice versa. L'hydrogène est adsorbé sur la surface interne de la fissure métallique, réduisant l'énergie de surface, conduisant à la contrainte critique nécessaire à l'instabilité et à la propagation de la fissure. Les travaux de déformation plastique n’étant pas pris en compte, ils ne s’appliquent pas aux matériaux métalliques.

(d) Mécanisme complet de fissuration induit par l'hydrogène : ce mécanisme prend en compte de manière globale le rôle de l'hydrogène pour favoriser la déformation plastique locale, celui de l'hydrogène pour réduire la force de liaison atomique et la pression de l'hydrogène.

2, dissolution de l'anode

La théorie de la dissolution anodique [7~9] estime que la dissolution continue du métal anodique conduit à la nucléation et à la propagation de fissures SCC, entraînant la fracture de la structure de l'alliage. Les principaux points de la théorie de la dissolution anodique de l'alliage d'aluminium SCC sont les suivants:

(1) Théorie du canal anodique : la corrosion se produit le long du canal local et des fissures sont générées. La contrainte de traction est perpendiculaire au canal et la concentration des contraintes est générée à l'extrémité de la fissure locale. Le canal anodique préexistant en alliage d'aluminium est séparé de la phase précipitée aux limites des grains et du potentiel du substrat. La différence est causée par la différence, et la contrainte provoque l'ouverture de la fissure et l'exposition de la surface fraîche. Dans ce cas, la corrosion s’accélère le long du joint de grain.

(2) Théorie de la dissolution par glissement : il existe des points faibles locaux dans le film d'oxyde de surface de l'alliage d'aluminium où se produit le SCC. Sous l'action de la contrainte, la partie de la matrice d'alliage va se déplacer le long de la glissade et former une échelle de glissement. Lorsque le film de surface est grand et ne peut pas se déformer de manière correspondante à la formation de l'échelle coulissante, le film se rompra et exposera la surface fraîche, un contact avec un milieu corrosif et une dissolution anodique rapide se produiront.

(3) Théorie de la rupture du film : il existe un film protecteur sur la surface métallique dans le milieu corrosif, provoqué par une contrainte ou des ions actifs. La surface fraîche exposée et le film de surface restant forment une petite batterie de corrosion anodique et grande cathode, ce qui entraîne une nouvelle dissolution anodique sur la surface.

3. Coaction de la dissolution de l'anode et de la fissuration induite par l'hydrogène

La dissolution anodique et la fissuration induite par l'hydrogène sont deux concepts différents. La dissolution anodique pure peut être évitée par une protection cathodique. Pour la fissuration induite par l’hydrogène, la polarisation cathodique tend à favoriser la fissuration. Certains systèmes sont basés sur la dissolution anodique, et la fissuration induite par l'hydrogène est la principale. Le SCC des alliages d'aluminium inclut souvent ces deux processus en même temps, et il est en effet difficile de distinguer clairement ces deux phénomènes.

Najjar et coll. [10] ont découvert que le SCC de l'alliage d'aluminium 7050 dans une solution de NaCl à 3 % est le résultat de l'effet combiné de la dissolution anodique et de la fissuration induite par l'hydrogène. Au début, en raison de la différence de potentiel des particules à la limite des grains de l'alliage, l'anode localisée se dissout, provoquant la rupture du film de passivation, formant des défauts critiques et l'initiation de microfissures. Avec l'augmentation de la dissolution anodique locale au joint de grain, les atomes de H réducteurs se diffusent dans la zone de traitement et interagissent avec la structure caractéristique microscopique, la contrainte en pointe de fissure et la déformation plastique, provoquant des dommages.

En plus du mécanisme SCC mentionné ci-dessus, les chercheurs ont également étudié le mécanisme SCC sous d'autres perspectives, notamment la théorie de la migration de la surface du SCC, la théorie de la zone sans dislocation du SCC et le modèle semi-empirique de croissance des fissures.