Zr原子分数对Ti基非晶复合材料腐蚀性能的影响
发布时间：2021-04-05 19:55
采用磁悬浮熔炼水冷铜坩埚-负压铜模吸铸法制备了(Ti0.5Ni0.5-xZrx)80Cu20（x=0、0.02、0.04、0.06）非晶复合材料,分析了各种合金试样的相组成,测试了合金试样在人工海水和模拟人体的PBS溶液中的极化曲线,观察了电化学反应后的腐蚀形貌,分析电化学腐蚀产物并进行表征.结果表明:几种合金的组织都是非晶基体与晶体相组成的复合材料,晶体相为B2-Ti（Ni, Cu）奥氏体相和B19’-Ti（Ni,Cu）马氏体相.与晶态TC4合金相比,合金在两种溶液中均具有较好的耐蚀性,且随着Zr元素原子分数的增加,合金的腐蚀抗性也不断增强;当x=0.06时,合金的耐腐蚀性能最为优异,其自腐蚀电位高,为-0.218 V,热力学倾向小不易腐蚀,自腐蚀电流密度较低,为0.912μA·cm-2,极化电阻大,为3.4 MΩ·cm2,腐蚀的动力学速率低,且在PBS溶液中合金具有更优异的耐蚀性,在腐蚀形貌中未发现明显的点蚀坑.
【文章来源】：兰州理工大学学报. 2020,46(02)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
铸态(Ti0.5Ni0.5-xZrx)80Cu20合金试样XRD图谱
根据Tafel直线外推法和Stern-Geary方程,得出极化电阻Rp、腐蚀电流密度Icorr和腐蚀速率V[15].腐蚀速率V与腐蚀电流密度Icorr成正比,可用Icorr表示V的值[16].极化电阻Rp所表示的是电极/溶液界面上进行的电荷传递过程,即其单位面积上的等效电阻,极化电阻越大,腐蚀电流密度越小,则腐蚀的速度就越慢[17].R p = β a β c 2.3Ι corr (β a +β c ) ?????? ??? (1) Ι corr =Ι/S?????? ??? (2) V= A nF *Ι corr ?????? ??? (3)
图3为310 K时不同合金在PBS溶液中的极化曲线,表2为其对应的腐蚀参数.由图可知,五种合金的阳极极化曲线都没有出现明显波动,并且相比于介质为人工海水溶液,在PBS溶液中合金反应时间较长,表明在PBS溶液中合金表面的钝化膜更为稳定,也没有出现钝化膜的活性溶解以及再生成过程.PBS溶液中有HPO-4存在,且Cl-浓度较低.Cl元素会破坏合金表面钝化膜的稳定性,而在人工海水溶液中,同时存在Cl-、F-、Br-,以及HCO-3,钝化膜会被卤族元素破坏,而溶液中HCO-3与HPO-4具有一定的减缓和抑制作用.PBS溶液中的氯离子物质的量浓度仅为0.14 mol/L,而人工海水中氯离子物质的量浓度为0.747 mol/L,氟离子物质的量浓度为0.8 mmol/L,溴离子物质的量浓度为0.07 mmol/L,钝化膜较为薄弱的地方容易附着活性阴离子,这不仅促进活性阴离子在溶液中的移动,增大溶液的活性,使得TiO2和ZrO2溶解[21].同时,还能够使其通过钝化膜薄弱部位进入到氧化膜层,与标准电极电位较低的Ti和Zr发生反应[22].
【参考文献】：
期刊论文
[1]纳米多孔Ni-Co电极的制备及其电催化析氢性能[J]. 周琦,冯基伟,李志洋,汪帆,任向荣. 兰州理工大学学报. 2018(06)
[2]Ti基金属玻璃复合材料的腐蚀行为[J]. 赵燕春,毛瑞鹏,袁小鹏,许丛郁,蒋建龙,孙浩,寇生中. 材料工程. 2018(01)
[3]块体非晶合金的韧塑化[J]. 吴渊,宋温丽,周捷,曹迪,王辉,刘雄军,吕昭平. 物理学报. 2017(17)
[4]纯锆R60702板材焊接接头的腐蚀性能研究[J]. 海敏娜,王快社,王文,郝亚鑫,徐瑞琦,李瑶. 稀有金属. 2015(09)
[5]Recent Developments in Functional Crystals in China[J]. Jiyang Wang,Haohai Yu,Yicheng Wu,Robert Boughton. Engineering. 2015(02)
[6]锆合金焊缝在酸性环境中的应力腐蚀损伤机制研究[J]. 庹文海,杨尚磊,张冬梅. 稀有金属. 2016(01)
[7]Ti-Zr-Cu-Co-Sn-Si块体非晶合金的形成及生物腐蚀行为和力学性能[J]. 胡侨,张敏,李海飞,尹恩怀,逄淑杰,张涛. 材料工程. 2014(06)
[8]形状记忆晶相强韧化Ti基非晶复合材料的组织和力学性能[J]. 赵燕春,寇生中,袁小鹏,李春燕,蒲永亮,徐娇. 稀有金属. 2015(01)
[9]定向凝固制备内生晶体增塑的锆基非晶复合材料[J]. 乔珺威,张勇,陈国良. 金属学报. 2009(04)
[10]Ti对部分晶化Ni基非晶合金电化学腐蚀性能的影响[J]. 檀朝桂,蒋文娟,吴学庆,林建国. 稀有金属. 2007(04)
本文编号：3120006
【文章来源】：兰州理工大学学报. 2020,46(02)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
铸态(Ti0.5Ni0.5-xZrx)80Cu20合金试样XRD图谱
根据Tafel直线外推法和Stern-Geary方程,得出极化电阻Rp、腐蚀电流密度Icorr和腐蚀速率V[15].腐蚀速率V与腐蚀电流密度Icorr成正比,可用Icorr表示V的值[16].极化电阻Rp所表示的是电极/溶液界面上进行的电荷传递过程,即其单位面积上的等效电阻,极化电阻越大,腐蚀电流密度越小,则腐蚀的速度就越慢[17].R p = β a β c 2.3Ι corr (β a +β c ) ?????? ??? (1) Ι corr =Ι/S?????? ??? (2) V= A nF *Ι corr ?????? ??? (3)
图3为310 K时不同合金在PBS溶液中的极化曲线,表2为其对应的腐蚀参数.由图可知,五种合金的阳极极化曲线都没有出现明显波动,并且相比于介质为人工海水溶液,在PBS溶液中合金反应时间较长,表明在PBS溶液中合金表面的钝化膜更为稳定,也没有出现钝化膜的活性溶解以及再生成过程.PBS溶液中有HPO-4存在,且Cl-浓度较低.Cl元素会破坏合金表面钝化膜的稳定性,而在人工海水溶液中,同时存在Cl-、F-、Br-,以及HCO-3,钝化膜会被卤族元素破坏,而溶液中HCO-3与HPO-4具有一定的减缓和抑制作用.PBS溶液中的氯离子物质的量浓度仅为0.14 mol/L,而人工海水中氯离子物质的量浓度为0.747 mol/L,氟离子物质的量浓度为0.8 mmol/L,溴离子物质的量浓度为0.07 mmol/L,钝化膜较为薄弱的地方容易附着活性阴离子,这不仅促进活性阴离子在溶液中的移动,增大溶液的活性,使得TiO2和ZrO2溶解[21].同时,还能够使其通过钝化膜薄弱部位进入到氧化膜层,与标准电极电位较低的Ti和Zr发生反应[22].
【参考文献】：
期刊论文
[1]纳米多孔Ni-Co电极的制备及其电催化析氢性能[J]. 周琦,冯基伟,李志洋,汪帆,任向荣. 兰州理工大学学报. 2018(06)
[2]Ti基金属玻璃复合材料的腐蚀行为[J]. 赵燕春,毛瑞鹏,袁小鹏,许丛郁,蒋建龙,孙浩,寇生中. 材料工程. 2018(01)
[3]块体非晶合金的韧塑化[J]. 吴渊,宋温丽,周捷,曹迪,王辉,刘雄军,吕昭平. 物理学报. 2017(17)
[4]纯锆R60702板材焊接接头的腐蚀性能研究[J]. 海敏娜,王快社,王文,郝亚鑫,徐瑞琦,李瑶. 稀有金属. 2015(09)
[5]Recent Developments in Functional Crystals in China[J]. Jiyang Wang,Haohai Yu,Yicheng Wu,Robert Boughton. Engineering. 2015(02)
[6]锆合金焊缝在酸性环境中的应力腐蚀损伤机制研究[J]. 庹文海,杨尚磊,张冬梅. 稀有金属. 2016(01)
[7]Ti-Zr-Cu-Co-Sn-Si块体非晶合金的形成及生物腐蚀行为和力学性能[J]. 胡侨,张敏,李海飞,尹恩怀,逄淑杰,张涛. 材料工程. 2014(06)
[8]形状记忆晶相强韧化Ti基非晶复合材料的组织和力学性能[J]. 赵燕春,寇生中,袁小鹏,李春燕,蒲永亮,徐娇. 稀有金属. 2015(01)
[9]定向凝固制备内生晶体增塑的锆基非晶复合材料[J]. 乔珺威,张勇,陈国良. 金属学报. 2009(04)
[10]Ti对部分晶化Ni基非晶合金电化学腐蚀性能的影响[J]. 檀朝桂,蒋文娟,吴学庆,林建国. 稀有金属. 2007(04)
本文编号：3120006
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