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喷漆喷到鬼了,一喷钢裂了!

有的钢结构焊缝一喷富锌漆后、或使用一段时间就会裂,不喷就没事,难道是灵异事件喷到鬼了??




今天我们就告诉你:这只不过液态金属脆性(LME),与之类似的情况,航天工业里最常见!



常见液态金属脆性


应力状态下的金属或合金,当与特定液态金属结合时,可导致灾难性的沿晶断裂。因为它们之间很敏感,像过敏一样,例如:

1)碳钢和不锈钢对锌(Zn)和锂(Li)的液态金属脆性敏感。

2)铝和铝合金对汞和锌的液态金属脆性敏感;

3)铜和铜合金对汞和锂的液态金属脆性敏感。


经常可以观察到,这些敏感性发生,裂纹扩展速度可达到25cm/s。


因为大多数航空器的结构件是铝合金制品,所以在航空器上,禁用含汞的物品,因为汞会对结构的完整性造成实质性危害。


什么是液态金属脆性


什么是液态金属脆性(LME)?LME是指材料与液态金属接触发生腐蚀,塑性降低乃至低应力脆断的现象。LME有所也称为液态金属致裂(LMC)。图1所示为LME的典型形貌。


图1:LME典型形貌


钢结构的情况


开篇说到的焊接钢结构件喷漆断裂,就是来自于镀锌零件或富锌漆中的锌。图2所示为TWIP钢(孪晶诱导塑性钢)的电阻点焊后观察到的LME图片。图3和图4为液态Ga诱发铝合金LME的情况。


图2 TWIP钢电阻点焊后观察到的LME


图3


图3X射线显微照片显示液态Ga沿着Al的双晶体晶界渗透,视场中间位置,最后一张图片显示了穿透速度。


图4


图4把液态的Ga涂在铝罐上,几天后,你会发现铝罐像纸糊的一样……


液态金属脆性原理


那么,是什么导致了液态金属脆性呢?


现有研究表明,脆化现象是材料的组织状态、服役应力条件、接触状态、温度和应变速率等多种因素共同作用的结果。


通常认为,液态金属脆化现象只是在一定的温度区间内才会出现,在低于或高于该温度区间时,脆化现象就会消失,且韧性会回复到与未接触液态金属时相当的水平。此外,应变速率对液态金属脆化现象也有非常大的影响。


液态金属脆性的机理,不是电化学反应,而是一种吸附诱导脆性开裂。当液态金属原子被吸附到敏感性的金属或合金后,降低脆性敏感金属在晶界区域内的金属键结合强度,降低表面能,进而导致临界解理应力降低,裂纹沿着晶界启动并快速扩展,促进脆性断裂的发生。


下图为镀锌热成形用硼钢LME微裂纹形成机制示意图。


图6 镀锌热成形用硼钢微裂纹形成机制的示意图


解决措施


预防LME的措施大致包括:


1) 避免与会导致LME的液态金属接触或被其污染;

2) 改进零件结构或消除拉应力状态也是预防液态金属致脆

3) 不要在低熔点金属的熔点温度附近使用它们;

4)使用金属镀层或覆层进行阻隔保护。


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