微观结构对铝及Al-Er、Al-Yb合金腐蚀性能的影响

发布时间：2020-04-28 19:32

【摘要】：微观结构对于工程中的铝及铝合金的耐蚀性具有重要的作用,但对于任何合金系统当考虑电化学稳定性时,通常是用平衡热力学来描述,即电位-pH图(布拜图),而没有用动力学来表征,更没有将微观结构列入其中。针对环境pH值及动力学两点问题,本文拟基于铝及Al-Er、Al-Yb、Al-Sc-Zr-Yb合金,系统研究晶体取向、晶粒尺寸、固溶体浓度和溶液pH值对合金电化学腐蚀行为的演变规律,并进行理论分析,探明各种条件对铝合金电化学腐蚀行为的影响机制。这些研究成果将为开发强化耐蚀的新型铝合金及关键工艺提供依据。本文通过动电位循环极化曲线和EIS探究铝及其合金的耐电化学腐蚀性能;通过显微硬度表征合金的力学性能;结合扫描电子显微镜(SEM)对合金的微观结构进行观察。所得主要结论如下:取向为[111]、[220]、[200]的单晶铝的自腐蚀电位、击破电位、保护电位、钝化区平均电流密度、阻抗均没有表现出明显的差异;不同取向的单晶铝的点蚀坑形貌具有明显的晶体学取向性,均沿着{001}面。通过对冷轧变形90%高纯铝进行退火使其发生再结晶,可获得尺寸为24-1924um的晶粒;随着晶粒尺寸的增加,钝化电流密度增加,钝化电流密度(Ip)和晶粒尺寸(D)满足关系:Ip∝D~(1/3)。晶粒尺寸不同的高纯铝随着pH的增加,自腐蚀电位降低,钝化电流密度先下降后上升,击破电位和保护电位没有呈现出明显的差异;不同晶粒尺寸的高纯铝在3.5wt.%NaCl溶液中的电位-pH图表现出钝化区、不完全钝化区、点蚀区和均匀腐蚀区四个部分。高纯铝回复阶段,随着退火温度的升高,自腐蚀电位升高,钝化区平均电流密度下降,腐蚀速率降低;在冷轧变形50%-90%范围内,高纯铝硬度和腐蚀电流密度没有表现出明显的趋势。Al-Er、Al-Yb合金的耐均匀电化学腐蚀实验测试结果表明,随着Er元素含量的增加,Al-Er固溶态合金的自腐蚀电位逐渐下降,钝化区平均电流密度逐渐升高,反应电阻降低;随着Yb元素含量的增加,Al-Yb固溶态合金的自腐蚀电位向正向移动,钝化区平均电流密度减小,腐蚀速率降低,阻抗值升高。Sc含量为0.005~0.078at.%的Al-xSc-0.07Zr-0.01Yb合金在等时时效过程中,硬度曲线呈现双峰特点,相对于Al-0.016Sc-0.07Zr和Al-0.07Zr-0.01Yb合金,具有明显的强化效果。Sc含量为0~0.078at.%的Al-xSc-0.07Zr-0.01Yb合金随着Sc含量的增加,合金的自腐蚀电位逐渐降低,钝化区平均电流密度逐渐升高,腐蚀速率增加,耐腐蚀性能变差。
【学位授予单位】：北京工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG146.21

【参考文献】