【摘要】：自20世紀(jì)40年代起,鑄態(tài)鎳鋁青銅由于其優(yōu)異的機(jī)械性能和耐海洋腐蝕性能,替代黃銅成為船舶螺旋槳的主要材料。其優(yōu)異的耐蝕性能得益于鎳鋁青銅合金在含氯溶液中,伴隨著腐蝕的發(fā)生,可在表面生成保護(hù)性的腐蝕產(chǎn)物膜。噴丸作為一種成本低廉、不受工件形狀限制的表面處理工藝,被廣泛應(yīng)用于提高工件機(jī)械性能、耐蝕性能和抗疲勞性能。本文首先采用金相顯微鏡、掃描電子顯微鏡、X射線衍射技術(shù)和X射線光電子能譜儀等對鎳鋁青銅的微觀組織、相成分以及在3.5 wt.%氯化鈉溶液中浸泡生成腐蝕產(chǎn)物膜層的形貌、成分、價態(tài)進(jìn)行分析,并結(jié)合電化學(xué)手段分析膜層對鎳鋁青銅合金耐蝕性的提高作用;其次通過掃描振動電極技術(shù)(SVET)觀察破損鎳鋁青銅腐蝕產(chǎn)物膜的自修為行為,并通過原子力顯微鏡(AFM)對新鮮鎳鋁青銅表面各相腐蝕差異和膜層生長行為進(jìn)行原位觀察;最后討論了噴丸處理對鎳鋁青銅膜層生長和耐蝕性的影響。研究結(jié)果表明:鑄態(tài)鎳鋁青銅中主要包含粗大的富銅α基體相、殘余β’馬氏體相、富鐵鋁鎳的玫瑰花型κ_Ⅱ相、富鋁鎳的層片狀κ_Ⅲ相和微小的κ_Ⅳ相。鎳鋁青銅浸泡48小時生成的腐蝕產(chǎn)物膜較薄,可觀察到殘余β’相與α+κ_Ⅲ共析區(qū)中的α相位置的腐蝕坑。浸泡240小時后腐蝕產(chǎn)物膜達(dá)到一定厚度,腐蝕坑被完全覆蓋,形成均一的蜂窩狀表面結(jié)構(gòu)。隨著浸泡時間的增長,膜層逐漸增厚,耐蝕性不斷提高。SVET原位腐蝕觀察發(fā)現(xiàn),當(dāng)浸泡240小時生成的均勻腐蝕產(chǎn)物膜被劃破1.5mm圓孔時,劃痕區(qū)域與完好膜層覆蓋區(qū)域形成電偶對,劃痕區(qū)域作為陽極被不斷腐蝕,同時腐蝕產(chǎn)物膜修復(fù),自修復(fù)速率與陽極腐蝕速率間呈競爭關(guān)系。浸泡150min后,膜層完成自修復(fù)。AFM原位觀察發(fā)現(xiàn)鎳鋁青銅中存在殘余β’-α、α-κ_Ⅱ、α-κ_Ⅲ三對腐蝕電偶(前者發(fā)生陽極腐蝕)。腐蝕產(chǎn)物膜在浸泡150min時大面積覆蓋基體表面,抑制了進(jìn)一步的腐蝕。采用0.6mm和2mm直徑鋼丸對鎳鋁青銅進(jìn)行噴丸處理發(fā)現(xiàn),噴丸細(xì)晶化、殘余壓應(yīng)力狀態(tài)、噴丸硬化以及噴丸引起的粗糙度對腐蝕產(chǎn)生綜合影響。其中殘余壓應(yīng)力抑制腐蝕,而粗糙度和細(xì)晶化加速腐蝕與腐蝕產(chǎn)物膜的生成。浸泡120小時后,0.6mm噴丸樣品生成較厚且致密的腐蝕產(chǎn)物膜,耐蝕性明顯高于未噴丸樣品,而具有過高粗糙度的2mm噴丸樣品膜層疏松,保護(hù)性差,引起局部腐蝕,耐蝕性較未噴丸樣品差。
【圖文】：

a）Cu-Al-5Ni-5Fe體系的圖；b）Cu-Al體系的圖

圖 1-3 a）鑄態(tài)鎳鋁青 的顯微 織示意圖 b）當(dāng) Fe 含量小于 5 wt.%時鑄態(tài)鎳鋁青 的顯微織金 照片[16]Fig. 1-3 a) Schematic representation of the distribution of phases in as-cast NAB and b) the phasedistribution of as-cast NAB without κⅠ.Hasan 等[17]通過光學(xué)顯微鏡（OM）觀察鎳鋁青銅的組織形貌并通過透射電子顯微鏡（TEM）對鎳鋁青銅的物相進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，室溫下鎳鋁青銅主要包含 α 相、殘余 β’相和 κ 相。其中柱狀晶 α 相為富含 Cu 元素的面心立方（fcc）結(jié)構(gòu)，晶格常數(shù)為 3.64 0.04 。κⅠ相通常呈直徑 20~50μm 的玫瑰花形，富含 Fe、Al 元素，但 Al 元素含量不超過 25 wt.%，同時 κⅠ相非單晶結(jié)構(gòu)，其中包含體心立方（bcc）結(jié)構(gòu)的富 Fe 無序固溶體、DO3結(jié)構(gòu)的 Fe3Al 和 B2 結(jié)構(gòu)的 FeAl。κⅡ相形狀與 κⅠ相似，但尺寸較小，直徑為 5~10μm，，晶體結(jié)構(gòu)是以 Fe3Al 為基的 DO3結(jié)構(gòu)，點陣常數(shù)為 5.71 0.06 。κⅢ相呈片狀或退化為沿直線分布的球狀，與層片 α 相組成共析產(chǎn)物，分布在 α/α 或 α/β 相界，其晶體結(jié)構(gòu)是以 NiAl 為基的 B2 結(jié)構(gòu)，點陣常數(shù)為 2.88 0.03 。κⅣ相是分布在 α 基體中尺寸小于 2μm 的細(xì)小顆粒，成分與結(jié)構(gòu)均與 κⅡ相相似。殘余 β’相是具有 3R 或 2H 結(jié)構(gòu)的馬氏體，其中 3R 馬氏體中包含高密度的以 NiAl 為基的 B2 結(jié)構(gòu)析出物，該析出物大小由冷速決定，點陣常數(shù)為
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TG178

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前4條

1 柏任流;周靜;;原子力顯微鏡在腐蝕電化學(xué)中的應(yīng)用[J];黔南民族師范學(xué)院學(xué)報;2008年06期

2 李辛庚,何家文;噴丸處理提高TP304H耐熱鋼鍋爐管抗水蒸氣氧化性能應(yīng)用效果的觀察[J];中國腐蝕與防護(hù)學(xué)報;2003年03期

3 李瑛,王福會;表面納米化對金屬材料電化學(xué)腐蝕行為的影響[J];腐蝕與防護(hù);2003年01期

4 劉陽春;方興未艾的噴丸強(qiáng)化處理新技術(shù)[J];世界產(chǎn)品與技術(shù);1997年02期

本文編號：2658985