稀土元素及介質(zhì)對(duì)鋁基非晶合金腐蝕行為的影響研究
發(fā)布時(shí)間:2021-10-26 16:43
非晶合金最突出的特點(diǎn)是成分和結(jié)構(gòu)的均勻性,相對(duì)于傳統(tǒng)的晶體材料,表現(xiàn)出優(yōu)異的機(jī)械強(qiáng)度和耐腐蝕性能。非晶合金可以突破溶解度的限制,容納更多的活性元素而避免金屬間化合物的產(chǎn)生,因此非晶合金是研究溶質(zhì)元素對(duì)腐蝕性能影響的理想模型材料。鋁基非晶作為非晶合金家族中的重要成員,相對(duì)其他成分體系具有超高的比強(qiáng)度,是航空航天工業(yè)中替代傳統(tǒng)鋁合金的理想選擇。晶態(tài)鋁合金組織中往往析出大量金屬間化合物,其在提升材料強(qiáng)度的同時(shí),卻使材料局部腐蝕敏感性顯著增加。緩蝕劑是目前改善傳統(tǒng)鋁合金耐蝕性的重要手段之一,雖開展大量研究,但緩蝕劑的作用機(jī)制一直存在爭議,采用鋁基非晶合金作為研究體系則可以有效避免結(jié)構(gòu)不均勻造成的干擾,有利于澄清相關(guān)機(jī)理。此外,由于鋁基成分體系的非晶形成能力有限,將其制備成非晶涂層,同樣可以對(duì)傳統(tǒng)鋁合金實(shí)現(xiàn)有效保護(hù)。因此,開展鋁基非晶合金及涂層的腐蝕性能研究具有重要的科學(xué)意義及應(yīng)用價(jià)值。本文首先選取Al-Y這一簡單的二元非晶體系,研究鋁基非晶中重要的組成元素釔對(duì)腐蝕行為影響,排除了過渡族元素的干擾。采用開爾文探針力顯微鏡(KPFM)對(duì)A1-Y非晶合金鈍化膜的穩(wěn)定性進(jìn)行了評(píng)價(jià)。選取A186Ni6Y...
【文章來源】:中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章頁數(shù)】:133 頁
【學(xué)位級(jí)別】:博士
【圖文】:
圖1.2純A1的電位-pH?(Pourbaix)圖丨8丨??Fig.?1.2?Potential-pH?(Pourbaix)?diagram?for?pure?A1|S,??1.2.1
氯離子通過形成可溶性的aici3促進(jìn)鈍化膜的破損,并在點(diǎn)蝕坑內(nèi)溶液中富集。??當(dāng)鋁離子發(fā)生遷移,在點(diǎn)蝕坑入口析出氧化鋁形成薄膜,進(jìn)一步隔離并加劇局部??酸化,維持點(diǎn)蝕的生長。金屬鋁在含氯環(huán)境中的自催化點(diǎn)蝕過程[12]如圖1.3所示。??SOLUTION?OF?〇2?AND?Cl'?AND?PREFERABLY?Cu”?C〇“AND?HCO;??〇2?〇2??H?(T.mporory)?Co*:?HCO:.?0^_??2H20.02+4.-_/4OH-?;jj/?)X,y\〇H-4**V2HZ〇??CATHODE?—?\?(*?V?\^-CATHOOE??c/??COPPER?oeposiA?Haici??;?/?A^no^recipitate??\?\?,H?|?L_?Al?V3H%?20|'*。常?H???AICI*。,)??CONCENTRATED?\?AICI^?/??ACID?PIT?SOLUTION?\aiohc.4?//??/y^AlV?H?0?+?cr?.?-T?H4+?AlOHCl’feg)??UNOOE??V^X__AI?_?Al*4;?30"??圖1.3鋁點(diǎn)蝕坑內(nèi)發(fā)生的反應(yīng)M??Fig.?1.3?Multiple?reactions?occurring?in?an?aluminum?pit,12)??鋁合金在含氯介質(zhì)中的點(diǎn)蝕過程描述如下:(i)鋁的氧化物在cr離子存在??的介質(zhì)中可溶,優(yōu)先形成AlCb,引起氧化膜的局部破壞;(2)點(diǎn)蝕一旦萌生,??由于A1在低pH條件下迅速溶解并發(fā)生水解,進(jìn)一步
Al???3H,0?—?AK〇H),???3H*???3e??Mg???2H:0?—?Mg(OH},???2H.???2???圖1.4?AhCuMg溶解機(jī)制示意圖117】??Fig.?1.4?Schematic?illustration?of?a?mechanism?for?dissolution?of?AhCuMg"7】??(四)晶間腐蝕和剝離腐蝕??晶間腐蝕也是一種鋁合金中較為普遍的腐蝕形式,其起源于金屬間化合物在??晶界的析出。在鋁合金中,晶間腐蝕是一個(gè)三相電偶腐蝕體系,通常由金屬間化??合物,溶質(zhì)貧化晶界和晶粒本體三部分構(gòu)成[18],它們根據(jù)溶質(zhì)種類的不同,在電??偶腐蝕中充當(dāng)陰極或陽極,一般發(fā)生晶間腐蝕的晶界和晶粒區(qū)域的電勢(shì)差可以達(dá)??到100mV。在Al-Cu體系中,AbCu在晶界析出,使鄰近的晶界區(qū)域貧Cu,相??對(duì)于晶粒充當(dāng)陽極[19,2G],晶界區(qū)域面積小,晶粒本身面積大,導(dǎo)致晶界陽極區(qū)電??流顯著增大,促進(jìn)了腐蝕溶解。在Al-Mg體系中,情況正好相反,析出相Mg2Al3??(P相)的腐蝕電位低于晶界固溶體
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]非晶態(tài)物質(zhì)的本質(zhì)和特性[J]. 汪衛(wèi)華. 物理學(xué)進(jìn)展. 2013(05)
[2]基于電化學(xué)噪聲研究緩蝕劑對(duì)AA6063鋁合金點(diǎn)蝕的影響[J]. 阮紅梅,董澤華,石維,陳東初. 物理化學(xué)學(xué)報(bào). 2012(09)
[3]鋁合金海水緩蝕劑研究進(jìn)展[J]. 梁平,張?jiān)葡? 腐蝕與防護(hù). 2010(09)
[4]緩蝕劑對(duì)2024鋁合金在海水中縫隙腐蝕行為的影響[J]. 張?jiān)葡?閆永貴,蘇策,馬力. 腐蝕科學(xué)與防護(hù)技術(shù). 2010(01)
[5]稀土化合物緩蝕劑對(duì)Al2024鋁合金防護(hù)的研究[J]. 陸峰. 材料工程. 1998(07)
博士論文
[1]2024-T3鋁合金表面磁控濺射沉積氧化鈰基涂層的制備及耐腐蝕性能研究[D]. 劉園園.重慶大學(xué) 2016
本文編號(hào):3459847
【文章來源】:中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章頁數(shù)】:133 頁
【學(xué)位級(jí)別】:博士
【圖文】:
圖1.2純A1的電位-pH?(Pourbaix)圖丨8丨??Fig.?1.2?Potential-pH?(Pourbaix)?diagram?for?pure?A1|S,??1.2.1
氯離子通過形成可溶性的aici3促進(jìn)鈍化膜的破損,并在點(diǎn)蝕坑內(nèi)溶液中富集。??當(dāng)鋁離子發(fā)生遷移,在點(diǎn)蝕坑入口析出氧化鋁形成薄膜,進(jìn)一步隔離并加劇局部??酸化,維持點(diǎn)蝕的生長。金屬鋁在含氯環(huán)境中的自催化點(diǎn)蝕過程[12]如圖1.3所示。??SOLUTION?OF?〇2?AND?Cl'?AND?PREFERABLY?Cu”?C〇“AND?HCO;??〇2?〇2??H?(T.mporory)?Co*:?HCO:.?0^_??2H20.02+4.-_/4OH-?;jj/?)X,y\〇H-4**V2HZ〇??CATHODE?—?\?(*?V?\^-CATHOOE??c/??COPPER?oeposiA?Haici??;?/?A^no^recipitate??\?\?,H?|?L_?Al?V3H%?20|'*。常?H???AICI*。,)??CONCENTRATED?\?AICI^?/??ACID?PIT?SOLUTION?\aiohc.4?//??/y^AlV?H?0?+?cr?.?-T?H4+?AlOHCl’feg)??UNOOE??V^X__AI?_?Al*4;?30"??圖1.3鋁點(diǎn)蝕坑內(nèi)發(fā)生的反應(yīng)M??Fig.?1.3?Multiple?reactions?occurring?in?an?aluminum?pit,12)??鋁合金在含氯介質(zhì)中的點(diǎn)蝕過程描述如下:(i)鋁的氧化物在cr離子存在??的介質(zhì)中可溶,優(yōu)先形成AlCb,引起氧化膜的局部破壞;(2)點(diǎn)蝕一旦萌生,??由于A1在低pH條件下迅速溶解并發(fā)生水解,進(jìn)一步
Al???3H,0?—?AK〇H),???3H*???3e??Mg???2H:0?—?Mg(OH},???2H.???2???圖1.4?AhCuMg溶解機(jī)制示意圖117】??Fig.?1.4?Schematic?illustration?of?a?mechanism?for?dissolution?of?AhCuMg"7】??(四)晶間腐蝕和剝離腐蝕??晶間腐蝕也是一種鋁合金中較為普遍的腐蝕形式,其起源于金屬間化合物在??晶界的析出。在鋁合金中,晶間腐蝕是一個(gè)三相電偶腐蝕體系,通常由金屬間化??合物,溶質(zhì)貧化晶界和晶粒本體三部分構(gòu)成[18],它們根據(jù)溶質(zhì)種類的不同,在電??偶腐蝕中充當(dāng)陰極或陽極,一般發(fā)生晶間腐蝕的晶界和晶粒區(qū)域的電勢(shì)差可以達(dá)??到100mV。在Al-Cu體系中,AbCu在晶界析出,使鄰近的晶界區(qū)域貧Cu,相??對(duì)于晶粒充當(dāng)陽極[19,2G],晶界區(qū)域面積小,晶粒本身面積大,導(dǎo)致晶界陽極區(qū)電??流顯著增大,促進(jìn)了腐蝕溶解。在Al-Mg體系中,情況正好相反,析出相Mg2Al3??(P相)的腐蝕電位低于晶界固溶體
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]非晶態(tài)物質(zhì)的本質(zhì)和特性[J]. 汪衛(wèi)華. 物理學(xué)進(jìn)展. 2013(05)
[2]基于電化學(xué)噪聲研究緩蝕劑對(duì)AA6063鋁合金點(diǎn)蝕的影響[J]. 阮紅梅,董澤華,石維,陳東初. 物理化學(xué)學(xué)報(bào). 2012(09)
[3]鋁合金海水緩蝕劑研究進(jìn)展[J]. 梁平,張?jiān)葡? 腐蝕與防護(hù). 2010(09)
[4]緩蝕劑對(duì)2024鋁合金在海水中縫隙腐蝕行為的影響[J]. 張?jiān)葡?閆永貴,蘇策,馬力. 腐蝕科學(xué)與防護(hù)技術(shù). 2010(01)
[5]稀土化合物緩蝕劑對(duì)Al2024鋁合金防護(hù)的研究[J]. 陸峰. 材料工程. 1998(07)
博士論文
[1]2024-T3鋁合金表面磁控濺射沉積氧化鈰基涂層的制備及耐腐蝕性能研究[D]. 劉園園.重慶大學(xué) 2016
本文編號(hào):3459847
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