Stress corrosion cracking induced by the combination of external and internal hydrogen in Al-Zn-Mg-Cu alloy

Al-Zn-Mg-Cu合金における外部および内部水素の組み合わせより誘起された応力腐食割れ

Tang, J.*; Wang, Y.*; 藤原 比呂*; 清水 一行*; 平山 恭介*; 海老原 健一   ; 竹内 晃久*; 上椙 真之*; 戸田 裕之*

Tang, J.*; Wang, Y.*; Fujihara, Hiro*; Shimizu, Kazuyuki*; Hirayama, Kyosuke*; Ebihara, Kenichi; Takeuchi, Akihisa*; Uesugi, Masayuki*; Toda, Hiroyuki*

Al-Zn-Mg-Cu合金の外部および内部水素(H)の組合せによって誘起される応力腐食割れ(SCC)の挙動をその場3次元評価技術を使い系統的に調べた。Al-Zn-Mg-Cu合金のSCCは水素濃度が臨界値を超える潜在的なクラック発生領域で発生・進展し、Hがナノスケール-MgZn析出物界面での原子結合を弱め巨視的な割れを引き起こしていることが分かった。さらに、水環境からき裂へ浸透した外部Hが、き裂先端近傍に勾配を持つH影響ゾーンを作ることでSCCにおいて重要な役割を果たすことや、あらかじめ存在する内部Hが、塑性変形に伴いき裂先端に向かうことでSCCにおけるき裂の発生と進展の両方に関与することも分かった。

Stress corrosion cracking (SCC) behaviors induced by the combination of external and internal hydrogen (H) in an Al-Zn-Mg-Cu alloy were systematically investigated via in situ 3D characterization techniques. SCC of the Al-Zn-Mg-Cu alloy could initiate and propagate in the potential crack region where the H concentration exceeded a critical value, in which the nanoscopic H-induced decohesion of -MgZn precipitates resulted in macroscopic cracking. External H that penetrated the alloy from the environment played a crucial role during the SCC of the Al-Zn-Mg-Cu alloy by generating gradient-distributed H-affected zones near the crack tips, which made Al alloys in water environment more sensitive to SCC. Additionally, the pre-existing internal H was driven toward the crack tips during plastic deformation. It was involved in the SCC and made contributions to both the cracks initiation and propagation.