Microstructure of precipitation and exfoliation corrosion mecanisms in high-strength 7XXX series aluminium alloys
Microstructures de précipitation et mécanismes de corrosion feuilletante dans les alliages d'aluminium de la série 7000 à très hautes caractéristiques mécaniques
Résumé
High strength 7XXX series aluminium alloys, composed of the major alloying elements Zn, Mg, and Cu, are used especially for aircraft applications. However, the ageing process, maximizing the mechanical properties, returns alloys sensitive to structural corrosion, and particularly to exfoliation corrosion. New developments in high strength alloys, for strength optimization, lead an overall increase in solute saturation, which could modify their corrosion susceptibility.
The objective of the study is to progress in the understanding of the exfoliation corrosion mechanisms of high-strength 7000 series aluminium alloys, by attempting especially to identify the role of the main alloying elements. By leaning on a quantitative precipitation characterisation of a large number of microstructures, we notably measured the composition of nanometric hardening precipitates and of the matrix, by ASAXS and 3DAP. In parallel, we developed new electrochemical techniques providing quantitative results on the exfoliation corrosion sensitivity of microstructures.
Theses results show the existence of two operating corrosion mechanisms: damages by " intergranular dissolution " and by intergranular ruptures. The ascendancy of which depends on the composition of the alloy.
We propose an explanation of the corrosion susceptibility of the various microstructures, based on the chemical composition of the microstructural entities and of the alloy.
The objective of the study is to progress in the understanding of the exfoliation corrosion mechanisms of high-strength 7000 series aluminium alloys, by attempting especially to identify the role of the main alloying elements. By leaning on a quantitative precipitation characterisation of a large number of microstructures, we notably measured the composition of nanometric hardening precipitates and of the matrix, by ASAXS and 3DAP. In parallel, we developed new electrochemical techniques providing quantitative results on the exfoliation corrosion sensitivity of microstructures.
Theses results show the existence of two operating corrosion mechanisms: damages by " intergranular dissolution " and by intergranular ruptures. The ascendancy of which depends on the composition of the alloy.
We propose an explanation of the corrosion susceptibility of the various microstructures, based on the chemical composition of the microstructural entities and of the alloy.
Les alliages d'aluminium de la série 7000 à hautes caractéristiques mécaniques, constitués principalement des éléments d'addition Zn, Mg, et Cu, sont notamment utilisés dans l'industrie aéronautique civile. Néanmoins, les traitements thermiques et/ou thermomécaniques appliqués pour maximiser les propriétés mécaniques de ces alliages, peuvent les sensibiliser à divers modes de corrosion structurale dont la corrosion feuilletante, dont les mécanismes sont encore mal compris. En outre, les nouvelles générations d'alliages, développées en vue d'augmenter les propriétés mécaniques, contiennent toujours plus d'éléments d'addition, ce qui est susceptible de modifier leur sensibilité à ce phénomène.
Ce travail s'attache à faire progresser la compréhension des mécanismes de corrosion feuilletante des alliages 7000, en cherchant à identifier le rôle des principaux éléments d'alliage. Pour cela nous avons caractérisé finement les états de précipitation d'un grand nombre de microstructures, comme la composition des précipités durcissants nanométriques et de la matrice, par ASAXS et 3DAP. En parallèle, nous avons développé de nouvelles techniques électrochimiques permettant de quantifier la sensibilité de ces mêmes microstructures à la corrosion feuilletante.
Les résultats de l'étude mettent en évidence l'existence de deux mécanismes de corrosion : endommagement par dissolution intergranulaire et par rupture intergranulaire, dont la prédominance dépend de la composition de l'alliage et du traitement thermique. Nous proposons une explication au comportement en corrosion des différentes microstructures, faisant intervenir la composition chimique des différentes entités microstructurales.
Ce travail s'attache à faire progresser la compréhension des mécanismes de corrosion feuilletante des alliages 7000, en cherchant à identifier le rôle des principaux éléments d'alliage. Pour cela nous avons caractérisé finement les états de précipitation d'un grand nombre de microstructures, comme la composition des précipités durcissants nanométriques et de la matrice, par ASAXS et 3DAP. En parallèle, nous avons développé de nouvelles techniques électrochimiques permettant de quantifier la sensibilité de ces mêmes microstructures à la corrosion feuilletante.
Les résultats de l'étude mettent en évidence l'existence de deux mécanismes de corrosion : endommagement par dissolution intergranulaire et par rupture intergranulaire, dont la prédominance dépend de la composition de l'alliage et du traitement thermique. Nous proposons une explication au comportement en corrosion des différentes microstructures, faisant intervenir la composition chimique des différentes entités microstructurales.
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