【摘要】：本文以TA2為研究對(duì)象,通過超聲波空蝕試驗(yàn)機(jī)模擬空化腐蝕環(huán)境。應(yīng)用失質(zhì)法獲得了空化腐蝕失重率;利用掃描電子顯微鏡、三維視頻顯微鏡、粗糙度輪廓儀觀察了TA2在LiBr溶液中的空化腐蝕微觀形貌、表面粗糙度和三維輪廓;采用X射線應(yīng)力分析儀、硬度計(jì)測試了TA2表面力學(xué)性質(zhì)的變化,借助電化學(xué)以及微區(qū)電化學(xué)測試探討了TA2在Li Br溶液中的空化電化學(xué)腐蝕行為。綜合以上測試,探討了腐蝕和力學(xué)的協(xié)同作用以及空蝕破壞演變規(guī)律。TA2空化腐蝕分為三個(gè)階段。初始階段,表面局部產(chǎn)生塑性變形,空蝕30 min,晶界出現(xiàn)破壞,材料表面出現(xiàn)少量裂紋,隨時(shí)間延長,空蝕裂紋擴(kuò)展,蔓延至晶粒,裂紋增多,局部材料脫落,前70 min質(zhì)量損失嚴(yán)重,粗糙度迅速增大,由0.360μm變?yōu)?.790μm;過渡階段,空蝕程度進(jìn)一步加深,材料表面嚴(yán)重脫落,180 min時(shí),表面呈蜂巢狀結(jié)構(gòu),粗糙度增長率降低,210 min時(shí),達(dá)到最大值0.998μm;穩(wěn)定階段,粗糙度變化呈穩(wěn)定狀態(tài),質(zhì)量損失率趨于平緩。540 min后,TA2在LiBr溶液中失重為14.17 mg,而在純水中的質(zhì)量損失值為12.33 mg,表明TA2在LiBr溶液中比在純水中更易遭到破壞�？栈饔煤�,TA2的開路電位負(fù)向移動(dòng)150 mV,空化停止后,開路電位無法回到空化前電位。靜態(tài)條件下,與純水中相比,Li Br溶液中的TA2自腐蝕電位移動(dòng)約-359.5 mV,維鈍電流密度增加,點(diǎn)蝕電位負(fù)移,增加了點(diǎn)蝕機(jī)率。在純水中,對(duì)比靜態(tài)條件,空化條件下TA2試樣的自腐蝕電位負(fù)向移動(dòng)111.3 mV,鈍化范圍縮短,維鈍電流密度增加約3.503μA·cm-2。在LiBr溶液中,空化條件下比靜態(tài)條件的自腐蝕電位負(fù)向移動(dòng)138.5 mV,鈍化范圍縮短,曲線出現(xiàn)震蕩現(xiàn)象,維鈍電流密度增加約23.246μA·cm-2。隨著空化腐蝕的進(jìn)行,鈍化范圍縮短,點(diǎn)蝕電位不斷負(fù)移,點(diǎn)蝕發(fā)生可能性增加。TA2表面鈍化膜的電荷轉(zhuǎn)移電阻在空蝕前30min,呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì),而膜層電阻隨空蝕時(shí)間的增加逐漸減小,從1×1020Ω·cm2變?yōu)?.844×105Ω·cm2,即膜層的耐蝕性逐漸降低�？栈瘯r(shí)間的增加使施主載流子密度Nd加大而加速腐蝕,與極化曲線,交流阻抗的結(jié)果相對(duì)應(yīng)�？张萜屏训臎_擊作用導(dǎo)致TA2表面殘余應(yīng)力變大,在LiBr溶液中空化5 min時(shí)殘余應(yīng)力達(dá)到最大,為339.6 MPa,純水中則到20 min時(shí)才到最大,為213.6 MPa,隨后基本保持不變,后期略有降低。同時(shí)兩種溶液中,初期材料表面硬度皆增大,60 min時(shí)達(dá)到最大,純水和Li Br溶液中分別為242.17 MPa和245.73 MPa,表面出現(xiàn)加工硬化現(xiàn)象,120 min時(shí),純水和Li Br溶液中分別下降至235.5 MPa和213.17 MPa。TA2在LiBr溶液中的表面微區(qū)電位差隨空化時(shí)間的增大而增大,120min時(shí)為240 mV,隨著空化時(shí)間的增加,表面陰極區(qū)與陽極區(qū)越來越明顯,材料的腐蝕性逐漸增大。與純水中電位差的變化差距并不大,說明LiBr溶液對(duì)TA2腐蝕作用影響并不顯著。TA2表面覆蓋有一層致密的、自修復(fù)能力良好的n型半導(dǎo)體氧化膜。在空化腐蝕初期,空化力學(xué)作用對(duì)材料表面鈍化膜外層膜進(jìn)行破壞,空化60 min后,鈍化膜內(nèi)層遭到破壞,同時(shí)膜層的半導(dǎo)體性質(zhì)由n型改變?yōu)閜型,鈍化膜加速剝落,當(dāng)鈍化膜的剝落速率快于其再生速率時(shí),鈍化膜不斷減薄,直至完全被破壞,裸露出金屬的新鮮基體與溶液的接觸,力學(xué)沖擊同時(shí)對(duì)溶液存在攪拌作用,增大了溶液中粒子的傳輸速率,加速了腐蝕作用,且由于塑性變形的存在,材料表面電化學(xué)性能不均勻,隨著空化腐蝕時(shí)間的增加,材料表面呈現(xiàn)電偶電池的形態(tài),促進(jìn)了局部區(qū)域腐蝕的發(fā)生。同時(shí),金屬的局部缺陷有利于沖擊波的聚集,使缺陷處的應(yīng)力更加集中,反向促進(jìn)了力學(xué)作用的發(fā)生。因此,在TA2的空化腐蝕過程中存在力學(xué)因素與腐蝕因素的協(xié)同作用,從而加速TA2的破壞。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：南昌航空大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TG178

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2260472