本研究以廣為接受的點蝕萌生機制:“氯離子吸附”、“鈍化膜破裂”、“氯離子遷移”和亞穩(wěn)點蝕過程對應的氯離子與鋁相互作用的相關理論模型為出發(fā)點,解析并建立合理的第一性原理計算原子模型,計算了氯對單層氧化膜破壞、對再鈍化的抑制、對氧化鋁膜的破壞、對亞穩(wěn)點蝕發(fā)展等關鍵場景的幾何與電子結構特征。此外,還構建了鋁合金中常見若干第二相粒子的原子模型并計算了第二相粒子不同晶面、原子終端的功函數(shù),利用功函數(shù)、Volta電勢差、腐蝕電位之間的關系式闡明了不同粒子表面相對于鋁基體的微電偶效應演變的本質(zhì),并探究了環(huán)境因素對微電偶效應的影響規(guī)律。結果表明:（1）氧原子能在表面形成“O-Al3”結構的單層氧化膜,氯離子在該表面吸附對該鈍化膜產(chǎn)生縱向形變作用,氯吸附使得鋁層間結合能從-1.22eV降至-0.35eV,表明氯離子競爭性吸附使得鈍化膜結構被破壞。（2）當氯離子和氧分子同時吸附在裸鋁表面,兩者競爭作用隨著數(shù)量增加而增加,Al和O的雜化峰逐漸被Al和Cl的雜化峰所替代并生成“O-Al-C12”亞結構,從而抑制鋁表面再鈍化過程。（3）通過熱力學計算證實,氯離子更傾向于停留在氧化鋁中的氧空位而非鋁空位;且氯離子... 

【文章來源】：北京科技大學北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：145 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１－１?（ａ）腐蝕所涉及材料和化學的影響因素；（ｂ）密度泛函理論（ＤＦＴ）和分子動力學??（ＭＤ）計算腐蝕的研究逐漸增加＿??－２?－??

??的三個典型區(qū)間（圖２－２）：活性區(qū)、鈍化區(qū)、過鈍化區(qū)�；钚詤^(qū)對應金屬表??面的活性溶解，電流密度隨電位增加而增加。鈍化區(qū)的特征是：陽極溶解電??流密度很小，且極化電位增加對電流幾乎沒有影響，因此圖中曲線幾乎呈水??平。當電位繼續(xù)增加到超過點蝕電位（圖２－２未標出）的部分被稱為過鈍化??區(qū)。其特征和活性區(qū)間相似：電位增加，電流密度隨之急劇上升［１２］。有研宄??這認為該現(xiàn)象可能是由于氯離子進入到氧化膜中［ｕ］造成純性破壞，從而誘發(fā)??點蝕等局部腐蝕的發(fā)生。??Ａｃｔｉｖｅ?Ｐａｓｓｉｖｅ?Ｔｒａｎｓｐａｓｓｉｖｅ??ｊ＾ｅｇｉｏ＾?ｒｅ？ｉｏｎ??“?ｒｅｇｈｎ??｜?Ｌｏｃａｌｉｚｅｄ?ｊ??１＾??ｌＯＯｍＡ．ｃｍ?ＩＩ?／?１?Ｊ??ｃ?＾?羅１?Ｉ?＼?Ｏｘｙｇｅｎ?ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ?ａｎｄ??ｗ?５?Ｅｆｔ?Ｊ?ｒ?ｊ?ｍ?Ｎ?ｔｒａｎｓｐａｓｓｉｖｅ?ｄｉｓｓｏｌｕｔｉｏｎ??３?ｆ?１１１?＾?ｉ?ｍ?／?ｏｎ?ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇｆ“ｒｍ??；Ｍ?：?ｔｙ｛Ｎ?“ｓ??Ｉ?ｍ?５?ｍ?Ｄｏｗｎ?ｔｏ?Ｊ??ｆ?§?１?＼?／?ｒｉＡ．ｃｍ?２?１?ｆ?Ｉｎｓｕｌａｔｉｎｇ?ｆｉｌｍｓ?ｏｎ?Ａｌ?ａｎｄ??Ｉ?Ｍ．?１?＾?ｖａｌｖｅ?ｍｅｔａｌｓ?（Ｚｒ，?Ｈｆ，．．．）??Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ?ｐｏｔｅｎｔｉａｌ??圖２－２鈍化金屬的典型極化曲線：電流－電位圖丨丨ａ??２．１鋁表面氧化的實驗與模擬研究??由于氧和鋁親和性很高，處于大氣環(huán)境中的鋁表面通常會生成一層致密??的氧化膜

環(huán)境（氧氣或者水蒸氣）中的氧化行為。與氧氣環(huán)境中所形成的氧化鋁相比，??在水蒸氣中鋁表面氧化后形成“ＡＩ（ＯＨ）３－Ａｈ〇３”雙層結構，擬合得到水蒸氣??氛圍中鋁表面的鈍化膜厚度更小（見圖２－３（ｂ）所示）。??１４?１?――１?￣１?＇―＂１＂＂１?￣丄．—…１．．．．．—??■?：ｒ？?■??１２－＊，?＊?，?？Ｕ＇Ｔ＂??，?磯?＿?４?＜?卜??１０－１?＾?＾?；?！．�。畠�(nèi)＇？，卜??一?Ａ??Ｉ?１－??￥?８?＊?ｑ．”??〇??＊．??５??ｚ?６?．??Ａ?ＡＡＡ??４?？??２?Ｂ?＊?■?■??｝？．，，??０?１００?２００?３００?４００??Ｔｉｍｅ?（ｍｉｎ）??ｏ２?ｏ２?ｏ２?ｈ２ｏ?ｈ２ｏ?ｈ２ｏ??＼＼＼＼＼＼?＼＼＼＼＼＼??＼＼＼＼＼＼?ｘＸｖＸｘ＾??ｌＨ？？０００?“：：父？０？?＠’??算丨３，?灣．１二??圖２－３鋁表面在（ａ）氣氣氛圍中形成氣化膜厚度隨氣分壓的變化％；?（ｂ）氣氣和水蒸氣??氛圍中生成氣化膜的成分以及厚度示意圖Ｍ??Ｅｎｇ等【１７］利用同步輻射Ｘ－射線衍射，測量ａ－Ａｈ〇３（０００１）不同終端表面在??不同環(huán)境下表面結構弛豫。實驗結果表明，干凈氧化鋁表面最穩(wěn)定的終端是??鋁－終端

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3113924