金屬及其合金的久久99國產精品久久99果凍傳媒:應力腐蝕開裂已被廣泛研究，研究應力腐蝕的最基本問題是探索裂紋起源、擴展的原因和過程。目前，已經在研究裂紋尖端化學和電化學狀態、應力強度與裂紋擴展速率的關系、氫在裂紋擴展中的地位、應力和應變速率的作用等方面取得了很大進展。已經提出的應力腐蝕開裂機理有陽極溶解型機理和氫致開裂型機理兩大類。在這兩類機理的基礎上又發展了表面膜破裂理論、活性通道理論、應力吸附開裂理論、腐蝕產物楔人理論、閉塞電池理論、以機械開裂為主的兩段論及開裂三階段理論等。應力腐蝕是一個非常復雜的問題，裂紋只是其形式的一種，造成裂紋的原因和裂紋進展過程在不同條件下也不同，所以很多時候不能只用一種理論來解釋。以下將簡要介紹應力腐蝕的相關機理。
1. 陽極溶(rong)解機理(li)
陽極溶解理論是由T.P.Hoar和 J.G.Hines提出的。本理論認為，在應力和腐蝕的聯合作用下，局部位置上產生了微裂紋。這時金屬的整個表面是陰極區，裂紋的側面和尖端組成了陽極區，產生了大陰極、小陽極的電化學腐蝕。應力腐蝕是由裂紋尖端的快速陽極溶解所引起的，裂紋的側面由于有表面膜等，使得側面方向上的溶解受到了抑制，從而比裂紋尖端處的溶解速率要小得多，這就保證裂紋能像剪刀似地向前擴展。這種理論最適用于自鈍化金屬。由于裂紋兩側受到鈍化膜保護，更顯示出裂紋尖端的快速溶解，隨著裂紋向前推進，裂紋兩側的金屬將重新發生鈍化（即再鈍化），因此這種理論與膜的再鈍化過程有密切聯系。如果再鈍化太快，就不會產生裂縫的進一步腐蝕；如果再鈍化太慢，裂縫尖部將變圓而形成活性較低的蝕孔。只有當裂縫中鈍化膜破裂和再鈍化過程處于某種同步條件下才能使裂紋向縱深發展，可以設想有一個使裂縫進展狹小的再鈍化時間的范圍。陽極溶解理論是傳統的應力腐蝕機理，關于它的研究比較多。
2. 氫致開裂(lie)機理
近年(nian)來，應(ying)力(li)腐(fu)蝕(shi)的(de)吸(xi)氫(qing)脆(cui)變(bian)理(li)(li)論(lun)研究取(qu)得了較大的(de)進展。該理(li)(li)論(lun)認為，由(you)于腐(fu)蝕(shi)的(de)陰極(ji)反應(ying)產(chan)生氫(qing)，氫(qing)原子擴散到(dao)裂縫尖端金屬(shu)內部，使這一區域變(bian)脆(cui)，在(zai)(zai)拉應(ying)力(li)作(zuo)用下脆(cui)斷。此理(li)(li)論(lun)幾乎(hu)一致(zhi)的(de)意見(jian)是：在(zai)(zai)應(ying)力(li)腐(fu)蝕(shi)破裂中，氫(qing)起(qi)了重(zhong)要的(de)作(zuo)用。由(you)于海洋結(jie)構(gou)用鋼(gang)(gang)(gang)在(zai)(zai)腐(fu)蝕(shi)很(hen)強的(de)海洋大氣環(huan)境中，在(zai)(zai)金屬(shu)表面容易(yi)(yi)發(fa)生陰極(ji)析(xi)氫(qing)反應(ying)，造成氫(qing)在(zai)(zai)鋼(gang)(gang)(gang)鐵(tie)表面的(de)吸(xi)附及(ji)向(xiang)內部的(de)擴散，使鋼(gang)(gang)(gang)鐵(tie)結(jie)構(gou)脆(cui)變(bian)；同時，在(zai)(zai)交變(bian)載荷作(zuo)用下，鋼(gang)(gang)(gang)鐵(tie)結(jie)構(gou)很(hen)容易(yi)(yi)發(fa)生由(you)氫(qing)脆(cui)造成的(de)斷裂，危害(hai)巨大，氫(qing)致(zhi)開裂的(de)具體機理(li)(li)將在(zai)(zai)以后重(zhong)點介紹。
3. 表面膜(mo)破裂機理
在(zai)(zai)腐蝕(shi)介質(zhi)(zhi)中(zhong)，金(jin)屬(shu)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)形(xing)成(cheng)(cheng)具有(you)(you)保護(hu)能力(li)(li)的(de)(de)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)膜(mo)，此膜(mo)在(zai)(zai)應(ying)力(li)(li)作用(yong)(yong)下(xia)引起破壞(huai)或(huo)減弱，結(jie)果暴露出(chu)(chu)新鮮(xian)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)。此新鮮(xian)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)在(zai)(zai)電解(jie)質(zhi)(zhi)溶液中(zhong)成(cheng)(cheng)為(wei)陽極，它與陰(yin)極具有(you)(you)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)膜(mo)的(de)(de)金(jin)屬(shu)其余表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)組成(cheng)(cheng)一個大面(mian)(mian)(mian)(mian)積(ji)陰(yin)極和小面(mian)(mian)(mian)(mian)積(ji)陽極的(de)(de)腐蝕(shi)電池；陽極部位產(chan)生(sheng)坑(keng)蝕(shi)，進而(er)萌生(sheng)裂紋。表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)膜(mo)破裂是由多(duo)種(zhong)因素造成(cheng)(cheng)的(de)(de)，如機械損傷。在(zai)(zai)應(ying)力(li)(li)的(de)(de)作用(yong)(yong)下(xia)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)膜(mo)的(de)(de)破壞(huai)可以用(yong)(yong)滑(hua)(hua)移(yi)階梯(ti)來解(jie)釋。金(jin)屬(shu)在(zai)(zai)應(ying)力(li)(li)的(de)(de)作用(yong)(yong)下(xia)產(chan)生(sheng)塑性變(bian)形(xing)就是金(jin)屬(shu)中(zhong)的(de)(de)位錯(cuo)沿滑(hua)(hua)移(yi)面(mian)(mian)(mian)(mian)的(de)(de)運(yun)動，結(jie)果在(zai)(zai)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)匯合處出(chu)(chu)現(xian)滑(hua)(hua)移(yi)階梯(ti)，如果表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)的(de)(de)保護(hu)膜(mo)不能隨著階梯(ti)發生(sheng)相應(ying)的(de)(de)變(bian)化，表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)膜(mo)就要被破壞(huai)。
4. 活性通道理(li)論
活(huo)性(xing)通(tong)道(dao)理論是(shi)由(you)迪(di)克斯(si)、米爾斯(si)和布朗(lang)等人最先提出的(de)，他們認為(wei)，在(zai)發(fa)生(sheng)(sheng)應力腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)開裂的(de)金屬或(huo)合(he)金中(zhong)(zhong)存在(zai)著(zhu)一條(tiao)易(yi)于(yu)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)、基本上(shang)是(shi)連續的(de)通(tong)道(dao)，沿(yan)著(zhu)這條(tiao)活(huo)性(xing)通(tong)道(dao)優(you)先發(fa)生(sheng)(sheng)陽極溶(rong)解(jie)。活(huo)性(xing)通(tong)道(dao)可由(you)以(yi)下(xia)一些不同(tong)的(de)原因構(gou)成：①. 合(he)金成分和顯微結構(gou)上(shang)的(de)差(cha)異，如(ru)多相(xiang)合(he)金和晶界(jie)的(de)析出物等；②. 溶(rong)質原子可能析出的(de)高度無序晶界(jie)或(huo)亞晶界(jie)；③. 由(you)于(yu)局部應力集中(zhong)(zhong)及由(you)此產生(sheng)(sheng)的(de)應變引起(qi)(qi)的(de)陽極晶界(jie)面；④. 由(you)于(yu)應變引起(qi)(qi)表(biao)面膜的(de)局部破裂；⑤. 由(you)于(yu)塑性(xing)變形引起(qi)(qi)的(de)陽極區等。在(zai)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)環境中(zhong)(zhong)，當活(huo)性(xing)通(tong)道(dao)與(yu)周(zhou)圍的(de)主體金屬建立起(qi)(qi)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)電池時，電化學腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)就沿(yan)著(zhu)這條(tiao)路線進行。
局部(bu)電化(hua)(hua)學溶解(jie)(jie)將形(xing)成很窄(zhai)的(de)(de)裂(lie)縫(feng)(feng)，而外(wai)加應力(li)(li)使(shi)裂(lie)縫(feng)(feng)頂端(duan)(duan)(duan)應力(li)(li)集中產(chan)生(sheng)局部(bu)塑性變形(xing)，然后引起表面(mian)(mian)(mian)膜(mo)撕裂(lie)。裸露的(de)(de)金(jin)屬(shu)成為(wei)新的(de)(de)陽極(ji)，而裂(lie)縫(feng)(feng)兩側仍有表面(mian)(mian)(mian)膜(mo)保護(hu)，與金(jin)屬(shu)外(wai)表面(mian)(mian)(mian)共同起陰極(ji)作用(yong)。電解(jie)(jie)液(ye)靠毛細管(guan)作用(yong)滲人到(dao)裂(lie)縫(feng)(feng)尖(jian)端(duan)(duan)(duan)，使(shi)其(qi)在高電流密(mi)度下(xia)發生(sheng)加速(su)的(de)(de)陽極(ji)活性溶解(jie)(jie)。隨著反應進行，裂(lie)縫(feng)(feng)尖(jian)端(duan)(duan)(duan)的(de)(de)電解(jie)(jie)質發生(sheng)濃(nong)度變化(hua)(hua)，產(chan)生(sheng)極(ji)化(hua)(hua)作用(yong)和(he)表面(mian)(mian)(mian)膜(mo)的(de)(de)再生(sheng)，腐蝕速(su)率迅速(su)下(xia)降。重復緩慢的(de)(de)活性通道(dao)腐蝕，直(zhi)到(dao)裂(lie)縫(feng)(feng)尖(jian)端(duan)(duan)(duan)重新建(jian)立起足(zu)夠大的(de)(de)應力(li)(li)集中，再次引起變形(xing)和(he)裂(lie)縫(feng)(feng)產(chan)生(sheng)。這個過程不斷(duan)(duan)重復，直(zhi)到(dao)裂(lie)縫(feng)(feng)深(shen)人到(dao)金(jin)屬(shu)內部(bu)，使(shi)金(jin)屬(shu)斷(duan)(duan)面(mian)(mian)(mian)減小到(dao)不足(zu)以(yi)承(cheng)受載(zai)荷斷(duan)(duan)裂(lie)。
活性通(tong)(tong)道假說強調(diao)了應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)作用下表(biao)面(mian)(mian)膜的(de)(de)(de)(de)(de)破裂(lie)與電化學(xue)活性溶解的(de)(de)(de)(de)(de)聯合作用。因(yin)此，這個(ge)理論提出(chu)了發(fa)生(sheng)應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)開(kai)裂(lie)必須(xu)具備的(de)(de)(de)(de)(de)兩個(ge)基(ji)本(ben)條件(jian)：一是(shi)(shi)合金(jin)(jin)中預(yu)先要(yao)存在(zai)一條對腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)敏(min)感的(de)(de)(de)(de)(de)、多少帶有(you)連續性的(de)(de)(de)(de)(de)通(tong)(tong)道，這條通(tong)(tong)道在(zai)特定的(de)(de)(de)(de)(de)環境介質中對于(yu)周圍組織是(shi)(shi)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)電池(chi)的(de)(de)(de)(de)(de)陽極；二(er)是(shi)(shi)合金(jin)(jin)表(biao)面(mian)(mian)上(shang)要(yao)有(you)足夠大的(de)(de)(de)(de)(de)基(ji)本(ben)上(shang)是(shi)(shi)垂直(zhi)于(yu)通(tong)(tong)道的(de)(de)(de)(de)(de)張應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)，在(zai)該張應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)作用下裂(lie)縫尖端(duan)出(chu)現應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)集中區，促使表(biao)面(mian)(mian)膜破裂(lie)。在(zai)平面(mian)(mian)排列的(de)(de)(de)(de)(de)位(wei)(wei)錯(cuo)(cuo)露(lu)頭處(chu)(chu)，或新(xin)形(xing)成的(de)(de)(de)(de)(de)滑移(yi)臺階處(chu)(chu)，處(chu)(chu)于(yu)高(gao)應(ying)(ying)(ying)(ying)變狀態的(de)(de)(de)(de)(de)金(jin)(jin)屬(shu)原(yuan)子發(fa)生(sheng)擇優腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)，沿位(wei)(wei)錯(cuo)(cuo)線向縱深發(fa)展，形(xing)成隧(sui)洞(dong)(dong)。在(zai)應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)作用下，隧(sui)洞(dong)(dong)間(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)金(jin)(jin)屬(shu)產(chan)生(sheng)機(ji)(ji)械(xie)撕裂(lie)。當機(ji)(ji)械(xie)撕裂(lie)停止后，又重(zhong)新(xin)開(kai)始隧(sui)道腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)，此過程的(de)(de)(de)(de)(de)反(fan)復發(fa)生(sheng)導致裂(lie)紋的(de)(de)(de)(de)(de)不斷擴展，直(zhi)到金(jin)(jin)屬(shu)不能承受載(zai)荷而發(fa)生(sheng)過載(zai)斷裂(lie)。此模型雖然有(you)一定的(de)(de)(de)(de)(de)實驗基(ji)礎，但屬(shu)于(yu)一種伴(ban)生(sheng)現象，并非是(shi)(shi)應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)必要(yao)條件(jian)，不能成為應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)主(zhu)要(yao)機(ji)(ji)理。
5. 應力(li)吸附(fu)開裂理論
上述幾種(zhong)理(li)論都包含電(dian)化學過(guo)程(cheng)，但是(shi)應(ying)力(li)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)過(guo)程(cheng)的(de)(de)(de)一(yi)些現(xian)象，如腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)介質的(de)(de)(de)選擇性、破(po)裂臨界電(dian)位與腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)電(dian)位的(de)(de)(de)關(guan)系等，用電(dian)化學理(li)論不能圓(yuan)滿解釋(shi)。為此，尤利格提出應(ying)力(li)吸(xi)附(fu)破(po)裂理(li)論。他認(ren)為，應(ying)力(li)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)開裂一(yi)般(ban)并不是(shi)由于金(jin)屬(shu)的(de)(de)(de)電(dian)化學溶解所引起的(de)(de)(de)，而是(shi)由于環(huan)境中(zhong)某(mou)些破(po)壞性組(zu)分對金(jin)屬(shu)內表(biao)面的(de)(de)(de)吸(xi)附(fu)，削弱了金(jin)屬(shu)原子間的(de)(de)(de)結(jie)合力(li)，在拉應(ying)力(li)作(zuo)用下引起破(po)裂。這(zhe)是(shi)一(yi)種(zhong)純機械性破(po)裂機理(li)。此模型(xing)為純機械開裂模型(xing)，該模型(xing)得(de)到的(de)(de)(de)最大(da)支持(chi)(chi)是(shi)許多(duo)純金(jin)屬(shu)和合金(jin)在液(ye)態金(jin)屬(shu)中(zhong)的(de)(de)(de)脆斷。吸(xi)附(fu)使金(jin)屬(shu)表(biao)面能降低，降低得(de)越多(duo)，應(ying)力(li)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)敏感性越高，但有的(de)(de)(de)現(xian)象卻是(shi)相反的(de)(de)(de)，缺乏廣泛的(de)(de)(de)實(shi)驗(yan)支持(chi)(chi)，在水介質的(de)(de)(de)應(ying)力(li)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)理(li)論中(zhong)所占的(de)(de)(de)比例不大(da)。
6. 腐蝕產物(wu)楔入理論
腐(fu)(fu)蝕(shi)產(chan)(chan)(chan)物(wu)楔入理論是(shi)(shi)由N.Nielsen首先提(ti)出(chu)的，他認(ren)為，腐(fu)(fu)蝕(shi)產(chan)(chan)(chan)物(wu)沉積在裂(lie)紋(wen)尖端后(hou)面的陰極(ji)區(qu)。這(zhe)種(zhong)腐(fu)(fu)蝕(shi)產(chan)(chan)(chan)物(wu)有(you)舌(she)狀(zhuang)(zhuang)、扇狀(zhuang)(zhuang)等。在未加(jia)應(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)時，腐(fu)(fu)蝕(shi)產(chan)(chan)(chan)物(wu)雜亂分(fen)布；加(jia)應(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)后(hou)，不(bu)僅(jin)使腐(fu)(fu)蝕(shi)產(chan)(chan)(chan)物(wu)沿(yan)晶(jing)體缺陷，特別是(shi)(shi)沿(yan)位錯線排(pai)列，而(er)且(qie)舌(she)狀(zhuang)(zhuang)、扇狀(zhuang)(zhuang)等也發展(zhan)得(de)更(geng)(geng)突(tu)出(chu)。腐(fu)(fu)蝕(shi)產(chan)(chan)(chan)物(wu)的沉積對裂(lie)紋(wen)起了(le)楔子(zi)作(zuo)用(yong)，產(chan)(chan)(chan)生(sheng)了(le)應(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)。當沉積物(wu)造成的應(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)達(da)到臨界(jie)值后(hou)，裂(lie)紋(wen)向前(qian)擴展(zhan)，新產(chan)(chan)(chan)生(sheng)的裂(lie)紋(wen)內吸人了(le)電(dian)解質(zhi)溶(rong)液，使得(de)裂(lie)紋(wen)尖端陽極(ji)溶(rong)解繼續進行(xing)，這(zhe)就(jiu)產(chan)(chan)(chan)生(sheng)了(le)更(geng)(geng)多的可溶(rong)性金屬離子(zi)，這(zhe)些離子(zi)擴散至陰極(ji)區(qu)并(bing)生(sheng)成氧化物(wu)和氫(qing)氧化物(wu)等沉積下來，因(yin)此而(er)產(chan)(chan)(chan)生(sheng)的應(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)又引起裂(lie)紋(wen)向前(qian)擴展(zhan)，如此反復，直至開裂(lie)。
7. 閉塞電(dian)池(chi)理論
閉塞電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)理(li)論(lun)（Occluded Cell Corrosion)認為，由于金屬表(biao)面某些(xie)選擇性腐蝕(shi)的(de)(de)結(jie)果，或者由于某些(xie)特殊(shu)的(de)(de)幾何形(xing)狀，使電(dian)(dian)(dian)解液中這些(xie)部(bu)位(wei)(wei)的(de)(de)流動性受(shou)到限制，造成(cheng)這些(xie)部(bu)位(wei)(wei)的(de)(de)液體(ti)化學成(cheng)分(fen)與整(zheng)體(ti)化學成(cheng)分(fen)有很大差異，從而(er)降低了(le)這些(xie)部(bu)位(wei)(wei)的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)，加速(su)該區域的(de)(de)局部(bu)腐蝕(shi)，形(xing)成(cheng)空(kong)洞，這些(xie)空(kong)洞就是所謂的(de)(de)閉塞電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)。閉塞電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)內(nei)，陽極(ji)反(fan)應的(de)(de)結(jie)果使酸度(du)增(zeng)加，從而(er)加速(su)了(le)孔(kong)(kong)蝕(shi)的(de)(de)速(su)率，在應力的(de)(de)作用下孔(kong)(kong)蝕(shi)可擴展(zhan)為裂(lie)紋。
8. 以機械開(kai)裂為(wei)主(zhu)的兩段論(lun)
以機械開裂(lie)為主(zhu)的兩(liang)段論認(ren)為：應力(li)腐(fu)蝕首先(xian)由于電(dian)化學(xue)的腐(fu)蝕作用形成裂(lie)紋源(yuan)，然后(hou)在應力(li)的作用下迅速擴(kuo)展(zhan)而(er)開裂(lie)。當(dang)裂(lie)紋擴(kuo)展(zhan)遇(yu)到析出物或不規(gui)則取(qu)向晶粒時而(er)停止，然后(hou)再進(jin)行電(dian)化學(xue)腐(fu)蝕，這樣交替(ti)進(jin)行，直至開裂(lie)。
9. 開裂三段論理論
左(zuo)景伊提出開裂三階段理(li)論，其要點是解釋所謂的特性(xing)離子作用。這三個階段是：材料表面生(sheng)成(cheng)鈍化膜(mo)或保(bao)護膜(mo)，全面腐(fu)蝕(shi)(shi)速率比較(jiao)低，使腐(fu)蝕(shi)(shi)只發(fa)生(sheng)在(zai)(zai)局部(bu)區域；保(bao)護膜(mo)局部(bu)破裂，形成(cheng)孔蝕(shi)(shi)或裂紋源(yuan)；縫(feng)(feng)內環(huan)境發(fa)生(sheng)關鍵性(xing)的變化，裂縫(feng)(feng)向(xiang)縱深發(fa)展，而不是在(zai)(zai)表面徑(jing)向(xiang)擴散。
