铝是一种重要的结构工程材料，其用量仅次于铁合金。铝的使用量和产量持续增长。铝的广泛用途在于其强度：密度比、韧性以及一定程度的耐腐蚀性。

铝已成为一种成功的金属，用于从商品角色到飞机结构部件的多种应用。许多铝合金可以以其传统形式令人满意地部署在大气条件下，从而使腐蚀防护行业能够专注于更苛刻应用的市场需求。

非卤化物的稳定性

相对纯的铝具有良好的耐腐蚀性，因为它形成了一层牢固地粘合在其表面上的阻挡氧化膜，并且如果损坏，在大多数环境中会立即重新形成，即重新钝化。这种保护性氧化层在大多数非卤化物盐的近中性溶液中特别稳定，从而具有出色的抗点蚀能力。

在含有卤化物离子的露天溶液中，Cl-铝是最常见的，很容易受到点蚀。发生此过程的原因是，在氧气存在的情况下，金属很容易极化至其点蚀电位，并且氯化物有助于形成可溶性氯化铝，从而干扰铝表面上稳定氧化物的形成。

铝及其合金很容易氧化，包括当铝以固溶体或金属间化合物颗粒形式存在时。工业合金表面往往与其底层微观结构一样异质。锻造或铸造合金的表面可能不仅包含单独的氧化铝，而且还可能包含例如富含镁的合金的混合铝镁氧化物碎片。

这主要是因为Mg的偏析热高，并且具有有利于氧化物形成的自由能。然而，如果铝表面不受机械干扰，则表面氧化物相对具有保护性。不过，大多数真实表面都经过某种机械精加工，导致形成近表面变形层和叠瓦。叠瓦发生在合金基体在表面上散布的情况，包括磨损和铣削中的IM颗粒。这是因为IM颗粒比周围的基质更硬，并且不易变形。

即使在抛光表面上，基质和IM颗粒也会快速形成不同的氧化物结构。这几乎可以肯定是由于IM颗粒与基质相比不同的化学环境和不同的电化学反应。从IM颗粒到基体的形态和氧化物并不连续，这代表了腐蚀情况下的潜在缺陷位点。

沉淀物通常呈针状、板条状、板状或球形，尺寸从埃到几分之一微米不等。它们是在低温失效过程中通过过饱和固溶体的成核和生长而形成的，并且可能沿着晶界集中。构成粒子，体积较大，形状不规则，尺寸可达10微米。

这种类型的颗粒在合金凝固过程中形成，并且不会通过后续热机械加工完全溶解。它们可以在多种IM晶体或不同化合物类型的集落中找到。分散体是尺寸在0。05至0。5微米之间的小颗粒。

它们是细粒度的热稳定金属间化合物，可用于控制晶粒尺寸和再结晶行为。弥散体是通过添加少量的高难溶元素而形成的。

这种类型的颗粒在合金凝固过程中形成，并且不会通过后续热机械加工完全溶解。它们可以在多种IM晶体或不同化合物类型的集落中找到。分散体是尺寸在0。05至0。5微米之间的小颗粒。它们是细粒度的热稳定金属间化合物，可用于控制晶粒尺寸和再结晶行为。弥散体是通过添加少量的高难溶元素而形成的。

弥散体是通过添加少量的高难溶元素而形成的。它们是细粒度的热稳定金属间化合物，可用于控制晶粒尺寸和再结晶行为。弥散体是通过添加少量的高难溶元素而形成的。它们是细粒度的热稳定金属间化合物，可用于控制晶粒尺寸和再结晶行为。弥散体是通过添加少量的高难溶元素而形成的。

铝合金类别的一般性能

铝合金在给定环境中的腐蚀电位主要取决于富铝固溶体的成分，它构成了合金微观结构的主要体积分数和面积分数。

虽然电位不会受到微观尺寸的第二相IM颗粒的显著影响，但当IM极化时，这些颗粒通常具有与固溶体基质不同的腐蚀电位，从而导致局部原电池。与合金的腐蚀电位有关。结果是合金表面的局部电流不同，形成阳极和阴极。

由于大多数商用铝合金都添加了一种以上的合金元素，因此多种元素对固溶电位的影响近似是相加的。保留在固溶体中的量，特别是对于更高合金成分来说。

铝的耐腐蚀性随着金属纯度的增加而增加，但是>99。8%等级的使用通常仅限于需要非常高的耐腐蚀性或延展性的应用。就此类专业申请而言，实际申请数量很少。1xxx系列合金并不常用或出售。

在需要用于轻应力应用的通用合金的情况下，此类合金的纯铝含量约为99%，并且在近中性环境中提供足够的耐腐蚀性。1xxx有时也用于包层，例如AA1230用作AA2024上的包层。

铜是最常见的合金添加物之一，因为它具有相当大的溶解度，并且可以通过促进时效硬化来赋予显着的强化作用这些合金是现代航空航天建筑工业的基础，例如至今仍在许多应用中使用的AA2024根据回火强度可以达到超过500MPa的强度。

系列合金是一种商品，名义上以薄片形式提供。关键合金元素锰在铝中的溶解度相对较低，但在固溶体中可以提高耐腐蚀性。添加高达约1%的锰构成了具有良好耐腐蚀性、中等强度和极高可成形性的不可热处理变形合金的基础。

单独添加硅可以降低铝的熔点，同时增加流动性。这些合金在汽车发动机和传动系统部件应用中的重要性日益增加，但尚未占据大部分市场份额。可热处理的Al-Mg-Si主要是结构材料，所有这些材料都具有相当大的耐腐蚀性、抗SCC能力并且可焊接。

铝的环境腐蚀

由于阳极和阴极反应的分离以及溶液电阻限制了原电池尺寸，铝合金中的腐蚀通常具有局部性质。

局部阴极和阳极与合金基体之间的相互作用导致铝合金中几乎所有形式的腐蚀。这些包括点蚀、选择性溶解、沟槽、金属间颗粒蚀刻、晶间腐蚀和剥落腐蚀。表面和次表面晶粒蚀刻还受到源自晶粒缺陷密度的晶粒能量的影响。颗粒蚀刻在剥落腐蚀中具有重要作用，因为溶解过程中产生的水合氧化铝的体积大于颗粒的原始体积。

人们普遍认为，铝合金及其合金在轻度腐蚀性水环境中具有耐腐蚀能力。保护性氧化层代表了铝合金在腐蚀环境中的热力学稳定性——充当物理屏障，并且在氧化环境中受损时能够自我修复。

由于氯离子的钝化层分解机制仍然存在争议，因为过程的复杂性，普遍的共识是局部攻击是通过吸附侵蚀性阴离子并与氧化物表面的阳离子形成可溶性过渡复合物开始的。通过Pourbaix型分析总结了解释和预测控制Al腐蚀行为的钝化现象的热力学原理。

铝合金的动力学稳定性

动力学表示腐蚀过程中的反应速率。当暴露于水性环境时，金属会稳定到一定的电化学势值，该值是给定电解质的材料及其成分的特征。该电势是金属表面上的阳极和阴极反应相等的电势，因此该电势的值明显受到可以改变金属表面上阳极或阴极反应效率的相对速率的因素的显着影响。

最典型的是，动电位极化测试用于表征合金的腐蚀性能。该方法提供了重要的动力学信息，例如一定范围内的电流密度、点蚀电位、腐蚀电位、钝化电流密度以及反向扫描中潜在的更多信息等。影响腐蚀的因素如前面讨论的可以以更高的置信度评估部分。

极化电阻的倒数是反应“速度”的度量，因为它与给定条件下的反应速率成正比。电位和pH值的影响不仅针对单晶样品中的纯Al，而且针对多晶样品。人们还能够从图4评估晶粒结构的影响。然而最重要的是。

同样，存在高电势区域，其中纯铝可能处于热力学稳定区域，但由于跨钝性溶解而无法使用。最后，就微观结构效应而言，可以看出，仅基于结构因素，完全相同的材料可以具有不同的动力学响应。这种差异无法以任何方式从热力学分析中检测到或预测。

随着技术不断进步，应用和环境更具挑战性，对铝合金类别的耐久性极限有一个普遍的了解是至关重要的。广义上所需的耐用性是指承受环境的同时保持机械完整性的能力。这表明需要了解铝及其合金的性能空间。

铜的影响

Cu的存在被认为对腐蚀有害，因为它会形成能够局部有效维持阴极反应的阴极颗粒，例如Al2Cu和AlCu2镁。在某些使用低铜含量的情况下，铜的影响很小，但考虑到在大多数情况下腐蚀不是主要的合金设计标准，铜在许多铝合金中很常见。

由于铝合金的腐蚀往往以电化学过程为主，因此大多数用于评估腐蚀和防护的技术都是基于电化学方法。将电化学技术与其他显微、分析和光谱技术相结合，能够识别溶液中的腐蚀产物。这种组合提供了对腐蚀和/或腐蚀保护水平的更广泛的机械理解。

铬酸盐的腐蚀抑制剂替代品的数量不断增加，激发了人们对开发高通量技术和水溶液中新型腐蚀抑制剂的组合评估的兴趣。同时，用于评估有机涂层性能的传统技术需要较长的评估周期且运行成本相对较高，并且最多只能提供定性或半定量信息。由于这些原因，需要新的加速技术来评估能够提供定量结果的涂层性能。

候选缓蚀剂的数量几乎是无限的，其动机是迫切需要用环保且无毒的缓蚀剂取代铬酸盐基缓蚀剂，以及自愈和阳极与阴极之间的协同作用等新概念的发展抑制剂开辟了有机化学的广泛可能性。引入有机化合物作为缓蚀剂的复杂性的一个例子是环状有机化合物中某些基团的位置对腐蚀防护效率的影响。

结论

从化学、微观结构和环境的角度对铝合金的腐蚀行为进行了简要而集中的讨论。了解这些参数对于铝合金的部署以及更耐用的铝合金的开发至关重要。显然，合金化和微观结构不仅决定机械强度，还决定腐蚀性能。

在腐蚀防护方面，我们试图涵盖一些现代发展，并提出一些新技术来评估腐蚀行为，旨在满足抑制剂选择/铬酸盐替代的更复杂和更具挑战性的要求。从这些技术收集的信息有利于未来的保护和合金开发。

展望未来，如果需要强度高于1000MPa的合金，目前通过晶体基体沉淀硬化来提高强度的策略可能不再可行。满足此阈值的方法包括严重塑性变形方法，例如高压扭转，但这些结构的热稳定性较低。

当快速淬火形成非晶态合金，铝基金属的强度可以显着增强此类合金通常使用过渡金属，如Zr、Ti、Nb、La等这种结构的稳定性还是未知的，并且形成大型部件的能力也是一个挑战。从腐蚀的角度来看，非晶铝合金似乎很有前景，但此类合金的腐蚀行为并不广泛因此，探索留下了很多新发现的机会。