隨著汽車產(chǎn)量和保有量的增加，汽車在給人們的出行帶來方便的同時，也產(chǎn)生了油耗、安全和環(huán)保三大問題。而汽車輕量化是解決這三大問題的有效手段和方法，整車質(zhì)量的減輕，可以減少燃油消耗和汽車行駛阻力，從而降低有害氣體的排放。

在汽車輕量化進程中，鋁合金作為輕質(zhì)合金材料被廣泛應(yīng)用，碳纖維增強樹脂復(fù)合材料（Carbon Fiber Reinforced Polymer/Plastic，CFRP）也以其優(yōu)異的性能和可設(shè)計性得到人們的重視。但是當兩者被連接起來使用時，由于自腐蝕電位的不同，容易產(chǎn)生電偶腐蝕，造成金屬材料的腐蝕失效，使構(gòu)件的可靠性無法得到保證。因此研究鋁合金與碳纖維復(fù)合材料在連接狀態(tài)下的腐蝕行為具有重要的實際意義。通常情況下，這兩種材料通過緊固件連接方式連接，但是，材料連接方式的選擇事實上是影響腐蝕性能的重要因素。

目前關(guān)于金屬/CFRP的腐蝕研究主要集中在船用金屬在海水中的電偶腐蝕行為方面，1984年，Bellucci等人對石墨纖維環(huán)氧樹脂復(fù)合材料在3.5%的NaCl溶液中的電化學行為進行了研究，首次揭示了復(fù)合材料具有較高的電極電位，在與金屬的偶合過程中總是做陰極這一規(guī)律。2012年，Mandel等人對鋁合金和CFRP的極化行為進行了研究，結(jié)果表明材料的鉚接會引起鋁合金表面點蝕的發(fā)生，導(dǎo)致鉚釘表層防腐蝕涂層的溶解。張晉等人利用微電極原位測量技術(shù)從成分變化理論和IR降理論討論了鋁合金縫隙腐蝕。但是目前對車用金屬的研究并不多見，將緊固件連接后的Al/CFRP整體系統(tǒng)作為腐蝕研究對象的報道更是罕見。

本工作研究了緊固件連接下的鋁合金和CFRP在電解質(zhì)溶液中的腐蝕行為，采用化學浸泡法，將鋁合金與CFRP用鋁制緊固件連接，放置在腐蝕介質(zhì)中進行一定時間的浸泡，浸泡前后稱量樣品質(zhì)量，根據(jù)失重計算年腐蝕率；同時采用電化學方法測試材料的極化曲線，以此了解材料本身的腐蝕性能，通過顯微鏡觀察腐蝕形貌以及利用臺階儀測試腐蝕坑深度，最后綜合這三個方面來評價緊固件連接后整個體系的腐蝕情況。

1試驗

1.1試驗材料

試驗用金屬材料為三種鋁合金（編號分別為A1，A2，A3），化學成分如表1所示。鋁合金尺寸為76mm×38mm×1mm，CFRP尺寸為101mm×25mm×2.2mm，兩種材料用鋁制緊固件按圖1所示方式連接，所有試樣連接用力矩大小相同。試驗所用的CFRP有兩種不同的表面狀態(tài)，一種是未打磨的表面（U），另一種是與鋁合金覆蓋表面用1 000號砂紙打磨（S）。利用ET-3000臺階儀測試兩種表面粗糙度，計算可得，U表面平均粗糙度為0.98μm，明顯高于S表面0.25μm。

表1試驗用鋁合金材料的化學成分

圖1樣品連接方式示意圖

1.2試驗方法

1.2.1化學浸泡法

試驗前用游標卡尺測量試樣尺寸，用島津AUW220D型分析天平稱量樣品質(zhì)量。將連接好的樣品放入3.5%的NaCl溶液中，在28℃的恒溫槽中浸泡30d。試驗結(jié)束后，按照國標GB/T16545-1996清除樣品表面腐蝕產(chǎn)物后用去離子水沖洗干凈，冷風吹干，60℃烘干36h后再次稱量，計算年腐蝕率。

1.2.2塔菲爾曲線測試

試驗在PAR STAT 2273電化學工作站上進行。采用三電極體系，輔助電極為鉑電極（Pt），參比電極是標準飽和甘汞電極（SCE），工作電極是試樣材料，文中電位若無特指均相對于SCE。試驗溶液為3.5%NaCl溶液，試驗溫度為28℃。測試前先測試試樣開路電位待其穩(wěn)定，然后從開路電位下某一合適電位開始向陽極方向掃描，掃描速率為0.166 7mV/s，當腐蝕電流密度超過10mA/cm2時停止試驗。