环境介质及微电偶效应对铝局部腐蚀影响的第一性原理计算
发布时间：2021-04-01 20:31
本研究以广为接受的点蚀萌生机制:“氯离子吸附”、“钝化膜破裂”、“氯离子迁移”和亚稳点蚀过程对应的氯离子与铝相互作用的相关理论模型为出发点,解析并建立合理的第一性原理计算原子模型,计算了氯对单层氧化膜破坏、对再钝化的抑制、对氧化铝膜的破坏、对亚稳点蚀发展等关键场景的几何与电子结构特征。此外,还构建了铝合金中常见若干第二相粒子的原子模型并计算了第二相粒子不同晶面、原子终端的功函数,利用功函数、Volta电势差、腐蚀电位之间的关系式阐明了不同粒子表面相对于铝基体的微电偶效应演变的本质,并探究了环境因素对微电偶效应的影响规律。结果表明:（1）氧原子能在表面形成“O-Al3”结构的单层氧化膜,氯离子在该表面吸附对该钝化膜产生纵向形变作用,氯吸附使得铝层间结合能从-1.22eV降至-0.35eV,表明氯离子竞争性吸附使得钝化膜结构被破坏。（2）当氯离子和氧分子同时吸附在裸铝表面,两者竞争作用随着数量增加而增加,Al和O的杂化峰逐渐被Al和Cl的杂化峰所替代并生成“O-Al-C12”亚结构,从而抑制铝表面再钝化过程。（3）通过热力学计算证实,氯离子更倾向于停留在氧化铝中的氧空位而非铝空位;且氯离子...
【文章来源】：北京科技大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：145 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－１?（ａ）腐蚀所涉及材料和化学的影响因素；（ｂ）密度泛函理论（ＤＦＴ）和分子动力学??（ＭＤ）计算腐蚀的研究逐渐增加＿??－２?－??
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环境（氧气或者水蒸气）中的氧化行为。与氧气环境中所形成的氧化铝相比，??在水蒸气中铝表面氧化后形成“ＡＩ（ＯＨ）３－Ａｈ〇３”双层结构，拟合得到水蒸气??氛围中铝表面的钝化膜厚度更小（见图２－３（ｂ）所示）。??１４?１?――１?￣１?＇―＂１＂＂１?￣丄．—…１．．．．．—??■?：ｒ？?■??１２－＊，?＊?，?？Ｕ＇Ｔ＂??，?磯?＿?４?＜?卜??１０－１?＾?＾?；?！．！．内＇？，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??图２－３铝表面在（ａ）氣气氛围中形成氣化膜厚度随氣分压的变化％；?（ｂ）氣气和水蒸气??氛围中生成氣化膜的成分以及厚度示意图Ｍ??Ｅｎｇ等【１７］利用同步辐射Ｘ－射线衍射，测量ａ－Ａｈ〇３（０００１）不同终端表面在??不同环境下表面结构弛豫。实验结果表明，干净氧化铝表面最稳定的终端是??铝－终端
【参考文献】：
期刊论文
[1]飞机用铝合金腐蚀行为和腐蚀预测研究现状及问题分析[J]. 卞贵学,陈跃良,张勇,王晨光,王安东. 装备环境工程. 2018(05)
[2]Cl-和H+对2024-T3铝合金初期腐蚀的协同效应[J]. 陈跃良,王安东,张勇,卞贵学,黄海亮. 材料导报. 2018(09)
[3]6xxx系铝合金表面腐蚀及其防腐的研究现状[J]. 王慧婷,史娜,刘章,邢亚龙,赵耀,邵闯江,邢亚哲. 表面技术. 2018(01)
[4]金属材料点蚀形核过程研究进展[J]. 潘莹,张三平,周建龙,李晓刚,萧以德. 装备环境工程. 2010(04)
[5]扫描微电极法原位测量2024Al合金表面微区Cl-浓度分布[J]. 林玉华,邵敏华,胡融刚,李彦,杜荣归,林昌健. 电化学. 2003(03)
本文编号：3113924
【文章来源】：北京科技大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：145 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－１?（ａ）腐蚀所涉及材料和化学的影响因素；（ｂ）密度泛函理论（ＤＦＴ）和分子动力学??（ＭＤ）计算腐蚀的研究逐渐增加＿??－２?－??
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环境（氧气或者水蒸气）中的氧化行为。与氧气环境中所形成的氧化铝相比，??在水蒸气中铝表面氧化后形成“ＡＩ（ＯＨ）３－Ａｈ〇３”双层结构，拟合得到水蒸气??氛围中铝表面的钝化膜厚度更小（见图２－３（ｂ）所示）。??１４?１?――１?￣１?＇―＂１＂＂１?￣丄．—…１．．．．．—??■?：ｒ？?■??１２－＊，?＊?，?？Ｕ＇Ｔ＂??，?磯?＿?４?＜?卜??１０－１?＾?＾?；?！．！．内＇？，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??图２－３铝表面在（ａ）氣气氛围中形成氣化膜厚度随氣分压的变化％；?（ｂ）氣气和水蒸气??氛围中生成氣化膜的成分以及厚度示意图Ｍ??Ｅｎｇ等【１７］利用同步辐射Ｘ－射线衍射，测量ａ－Ａｈ〇３（０００１）不同终端表面在??不同环境下表面结构弛豫。实验结果表明，干净氧化铝表面最稳定的终端是??铝－终端
【参考文献】：
期刊论文
[1]飞机用铝合金腐蚀行为和腐蚀预测研究现状及问题分析[J]. 卞贵学,陈跃良,张勇,王晨光,王安东. 装备环境工程. 2018(05)
[2]Cl-和H+对2024-T3铝合金初期腐蚀的协同效应[J]. 陈跃良,王安东,张勇,卞贵学,黄海亮. 材料导报. 2018(09)
[3]6xxx系铝合金表面腐蚀及其防腐的研究现状[J]. 王慧婷,史娜,刘章,邢亚龙,赵耀,邵闯江,邢亚哲. 表面技术. 2018(01)
[4]金属材料点蚀形核过程研究进展[J]. 潘莹,张三平,周建龙,李晓刚,萧以德. 装备环境工程. 2010(04)
[5]扫描微电极法原位测量2024Al合金表面微区Cl-浓度分布[J]. 林玉华,邵敏华,胡融刚,李彦,杜荣归,林昌健. 电化学. 2003(03)
本文编号：3113924
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