内生非晶复合材料在不同溶液中的腐蚀机理研究

发布时间：2017-05-23 19:21

  本文关键词：内生非晶复合材料在不同溶液中的腐蚀机理研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近些年,由于块体非晶合金具有高弹性极限、高强度和高硬度等优异的力学性能,在工程应用领域上引起了人们浓厚的兴趣。单相块体非晶合金的塑性变形是通过高度局域剪切变形来完成的,尽管,在剪切带内塑性应变程度非常大,可是在试样断裂前,因为剪切带的数量很少,所以块体非晶合金在室温下的断裂行为表现行为是没有宏观塑性变形的脆性断裂形式。这一缺陷也限制了块体非晶合金在许多工程领域上的应用范围。于是,鉴于晶体材料中,材料的位错具有增殖的特性,人们在非晶生产过程中,引入了具有不同强度和弹性模量的增韧第二相,通过这些增韧第二相对单一剪切带在滑移时的阻碍过程,促使多重剪切带的产生和滑移,这是目前可以有效提高块体非晶合金塑性的重要方法。于是,人们在原来单相块体非晶合金的基础上,又开发出了具有弥散分布第二相的内生非晶复合材料,这在很大程度上提高了非晶合金的塑性。但是,对该类材料的腐蚀性能研究,目前人们所做的工作很少,主要研究还是大多集中在单相块体非晶合金的腐蚀性能研究。本文主要研究了Ti_(40)Zr_(24)V_(12)Cu_5Be_(19)和Ti_(46)Zr_(20)V_(12)Cu_5Be_(17)非晶复合材料在不同溶液中的腐蚀行为,溶液浓度对Ti_(46)Zr_(20)V_(12)Cu_5Be_(17)非晶复合材料腐蚀性为的影响,以及在相同溶液环境下,材料的尺度对Ti_(46)Zr_(20)V_(12)Cu_5Be_(17)非晶复合材料的腐蚀行为的影响。Ti_(40)Zr_(24)V_(12)Cu_5Be_(19)和Ti_(46)Zr_(20)V_(12)Cu_5Be_(17)非晶复合材料通过电弧熔炼制得,电化学腐蚀试验和化学腐蚀试验均在室温下进行。电化学实验方法包括动电位极化曲线法、交流阻抗谱法和恒电位法,化学腐蚀浸泡时间均为7天。腐蚀溶液包括体积浓度为0.1%、1%和10%的硫酸以及体积浓度为0.1%、1%和10%的盐酸,体积浓度40%的氢氧化钠和3.5%的氯化钠。试样尺寸分别为2 mm、3 mm和6 mm。并采用XRD、EDS、SEM和XPS等分析测试手段对试样腐蚀后的组织结构、表面形貌和元素分布进行分析,研究表明:1.Ti_(40)Zr_(24)V_(12)Cu_5Be_(19)非晶复合材料在10%的硫酸、体积浓度40%的氢氧化钠和3.5%的氯化钠溶液中进行腐蚀实验时,在氯化钠中表现出了最好的抗腐蚀性能和钝化性能,自腐蚀电流密度和钝化电流密度分别为10~(-7) A/cm~2和10~(-6) A/cm~2,在氯化钠溶液中材料的抗点蚀性能最差,在氢氧化钠中材料的抗腐蚀性能和钝化性能最差,自腐蚀电流密度和钝化电流密度均为10~(-4)A/cm~2。非晶基体相比于枝晶第二相,表现出了更优异的抗腐蚀性能。XRD分析结果表明,非晶基体表面产生了抗腐蚀性更好的钝化产物,从而引起电偶效应,进一步加速了枝晶第二相的腐蚀。2.Ti_(46)Zr_(20)V_(12)Cu_5Be_(17)非晶复合材料在硫酸和盐酸中均表现出了随着酸浓度的增加,材料的抗腐蚀性能下降的趋势,在相同浓度下,材料在硫酸中表现出了更好的抗腐蚀性能和钝化性能。EDS结果分析表明,随着酸浓度的增加,材料表面的Ti和Zr元素含量逐渐减少,导致表面钝化膜致密性的下降,从而加快了材料的腐蚀速度。3.Ti_(46)Zr_(20)V_(12)Cu_5Be_(17)非晶复合材料在相同酸浓度环境下,6 mm的试样材料的抗腐蚀性能和钝化性能最好,自腐蚀电流密度和钝化电流密度分别为10~(-6) A/cm~2和10~(-5) A/cm~2,2 mm试样材料的抗腐蚀性能和钝化性能略差,自腐蚀电流密度和钝化电流密度分别为10~(-5 )A/cm~2和10~(-3) A/cm~2。通过XPS分析,发现两者表面形成的钝化产物有较大差异,6 mm的试样表面形成了更致密的钝化产物,对材料表面起到了更好地保护作用。
【关键词】：非晶复合材料 极化曲线 交流阻抗 抗腐蚀性能 钝化性能
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB304
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-24
• 1.1 非晶合金定义10-13
• 1.1.1 非晶合金的概述10
• 1.1.2 非晶的结构与性能及应用10-12
• 1.1.3 非晶合金的制备12-13
• 1.2 非晶复合材料的概述13-14
• 1.3 腐蚀的概述14-21
• 1.3.1 腐蚀的定义14-15
• 1.3.2 材料腐蚀与防护的意义15-16
• 1.3.3 材料腐蚀的分类16-17
• 1.3.4 腐蚀科学与防护技术的研究进展17-18
• 1.3.5 非晶合金腐蚀研究进展18-21
• 1.4 研究意义及研究内容21-24
• 第二章 实验方法24-30
• 2.1 实验材料及制备24-26
• 2.1.1 实验材料24
• 2.1.2 非晶复合材料的熔炼24-26
• 2.1.3 腐蚀式样的制备及实验操作步骤26
• 2.2 实验原理26-27
• 2.2.1 极化曲线26
• 2.2.2 交流阻抗谱26-27
• 2.3 微观组织分析27-30
• 2.3.1 XRD衍射分析（XRD）27
• 2.3.2 显微组织分析（SEM）27
• 2.3.3 能谱分析（EDS）27-28
• 2.3.4 化学成分分析（XPS）28-30
• 第三章 Ti_(40)Zr_(24)V_(12)Cu_5Be_(19)在不同溶液中的腐蚀行为研究30-38
• 3.1 引言30
• 3.2 微观结构30-31
• 3.3 电化学和化学腐蚀特性31-34
• 3.4 微观组织结构和成分变化34-37
• 3.5 本章小结37-38
• 第四章 不同尺度的Ti_(46)Zr_(20)V_(12)Cu_5Be_(17)在不同酸溶液中的腐蚀行为研究38-60
• 4.1 引言38
• 4.2 组织结构38-39
• 4.3 在H_2SO_4溶液中的腐蚀行为研究39-46
• 4.3.1 在H_2SO_4溶液中的电化学腐蚀性能39-44
• 4.3.2 组织的形貌变化分析44-46
• 4.4 在HCl溶液中的腐蚀行为研究46-51
• 4.4.1 在HCl溶液中的电化学性能46-48
• 4.4.2 组织的形貌变化分析48-51
• 4.5 相同成分不同尺寸的试样的电化学行为研究51-53
• 4.6 XPS检测分析53-57
• 4.7 本章小结57-60
• 第五章 结论60-62
• 参考文献62-68
• 致谢68-70
• 攻读硕士期间发表的学术论文70

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