蚀刻对材料力学性能的影响


    金属经化学蚀刻后,对金属原有力学性能有一定的影响,这种影响随腐蚀程度的增加而增加。如果金属腐蚀只针对以装饰功能为主的图文蚀刻,对力学性能的影响可以忽略。对于结构件等功能性用途的腐蚀,对力学性能的影响应该有深入的研究。金属化学腐蚀所引起的力学性能的变化,主要包括:被腐蚀金属的持久载荷、弯曲性能、疲劳性能、延展性能等。这些性能的变化,可经过腐蚀后的喷砂处理得到改善。如果对于重要的结构件,化学腐蚀后不消除这些不利因素的影响,腐蚀后零件力学性能的变化将严重影响零件的各种物理性能而造成事故。
    1.化学蚀刻对铝合金力学性能的影响
    铝台金经过化学腐蚀后,对材料的延伸率和拉伸强度都有一定的影响,特别是对延伸度的影响更大一些,表1 2给出了化学腐蚀对L73铝合金力学性能的影响
 


 

铝合金经化学腐蚀后的表血状态,对材料的疲劳性能的影响是很重要的。表面粗糙度越高,疲劳寿命越低,这种疲劳寿命的降低,可通过化学腐蚀完成后.接着进行蒸汽喷射来得到改善甚至明显地提高疲劳寿命。
    关于化学腐蚀对铝合金疲劳寿命的影响,有资料显示表明,7075和2024铝合金在没有缺口的情况下,对于107周期的寿命来讲,破坏的交变应力降低了15%~30%。降低量的“分数将取决于化学腐蚀的真实表面粗糙度,对于5 1µm-6.4µm(r.m.s微观粗糙度)粗糙度来讲,典型降低值为30%,而对于 0.76µm~2.3µm(r.m.s,微观粗糙度)粗糙度来讲,典型的降低值为15%。
    化学腐蚀对铝台金力学性能的影响主要可概括为以下几个方面:
    (1)在某些情况下化学腐蚀或多或少地降低了合金材料的抗拉强度,但对多数合金材料影响不大:
    (2)在某些情况下化学腐蚀会降低合金材料的拉伸强度和延伸率;
    (3)对于多数材料来讲,化学腐蚀会降低合金材料的疲劳强度,但可以通过表面喷射技术来得到改善;
    (4)无缺口的疲劳强度变化与化学腐蚀后的表面粗糙度成反比,化学腐蚀后的表面粗糙度常常随着材料腐蚀深度增加而增加;
    (5)对某些铸造和挤压材料的表面而盲,化学腐蚀能改进疲劳强度。
    2.化学蚀刻对钢类力学性能的影响
    钢材经过化学腐蚀后对持久载荷、弯曲性能和疲劳性能都会产生影响,其影响的程度和钢材的种类及腐蚀剂的性能有关。一般来讲,化学腐蚀对不锈钢的静力强度没有多大影响,但是刘抗疲劳性能有所下降,不过这种F降可以通过喷射技术来得到改善。高强度钢在经化学腐蚀之后,在静力强度方面没有任何下降,甚至在某些情况下,疲劳性能也不受影响,而在另外一些情况下,只是受到很轻微的影响。化学腐蚀后所达到的表面粗糙度,在任何情况下都将显著影响高强度钢的疲劳寿命。但通过喷射处理可用来提高高强  度钢在化学腐蚀后的疲劳寿命,这一点和铝台金经化学腐蚀后的喷射处理是一致的。于化学腐蚀对钢材的持久载荷湾曲性能的影响,主要取决于化学腐蚀加工后表面较低粗糙度,对于经过精细研磨过的钢材可得到更好的效果。
    3.化学蚀刻对钛合金力学性能的影响
    钛合金以其质轻、强度高在航空航大零部件中,在高温、高应力的情况下使用时,这 材料是独一无二的。为了确定这种材料经化学腐蚀后对零件的可靠性,人们在确定各种腐蚀液、表面粗糙度、氢脆等对疲劳寿命的影响方面做丁大量的工作。在钛合金的化学腐蚀中,只要能有效地控制氢脆,就能明显地改善化学腐蚀对合金材料力学性能的影响。
    钛合金材料在还原性腐蚀液(比如:氢氟酸)中,与氧化性腐蚀液(比如HN0,+氢氟酸腐蚀液)中腐蚀过的材料,在性能之间有一定差别。在氧化性腐蚀液中腐蚀后,材料的疲劳性能较好,这是由于在氧化性腐蚀液更容易获得表面较低的粗糙度的缘故。
    化学腐蚀对钛合金材料的极限抗拉强度或0.1%屈服点没有明显影响,但对延伸率有较大影响。某些镀合金在氧化性腐蚀液中,化学腐蚀对疲劳寿命的影响很小,但是,在还原性腐蚀液中,化学腐蚀会降低疲劳寿命。
    化学腐蚀对金属材料力学性能的影响,由于选定材料本身的性能是固有的,所以在很大程度上决定于用于进行化学腐蚀的腐蚀剂的组成卜,只有通过试验研究得到最佳的腐蚀剂组成才能腐蚀加工出表面效果最好的零件,以降低其对材料各项力学性能的影响