稀土元素及介质对铝基非晶合金腐蚀行为的影响研究
发布时间：2021-10-26 16:43
非晶合金最突出的特点是成分和结构的均匀性,相对于传统的晶体材料,表现出优异的机械强度和耐腐蚀性能。非晶合金可以突破溶解度的限制,容纳更多的活性元素而避免金属间化合物的产生,因此非晶合金是研究溶质元素对腐蚀性能影响的理想模型材料。铝基非晶作为非晶合金家族中的重要成员,相对其他成分体系具有超高的比强度,是航空航天工业中替代传统铝合金的理想选择。晶态铝合金组织中往往析出大量金属间化合物,其在提升材料强度的同时,却使材料局部腐蚀敏感性显著增加。缓蚀剂是目前改善传统铝合金耐蚀性的重要手段之一,虽开展大量研究,但缓蚀剂的作用机制一直存在争议,采用铝基非晶合金作为研究体系则可以有效避免结构不均匀造成的干扰,有利于澄清相关机理。此外,由于铝基成分体系的非晶形成能力有限,将其制备成非晶涂层,同样可以对传统铝合金实现有效保护。因此,开展铝基非晶合金及涂层的腐蚀性能研究具有重要的科学意义及应用价值。本文首先选取Al-Y这一简单的二元非晶体系,研究铝基非晶中重要的组成元素钇对腐蚀行为影响,排除了过渡族元素的干扰。采用开尔文探针力显微镜（KPFM）对A1-Y非晶合金钝化膜的稳定性进行了评价。选取A186Ni6Y...
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：133 页
【学位级别】：博士
【图文】：
图１．２纯Ａ１的电位－ｐＨ?（Ｐｏｕｒｂａｉｘ）图丨８丨??Ｆｉｇ．?１．２?Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ－ｐＨ?（Ｐｏｕｒｂａｉｘ）?ｄｉａｇｒａｍ?ｆｏｒ?ｐｕｒｅ?Ａ１｜Ｓ，??１．２．１
氯离子通过形成可溶性的ａｉｃｉ３促进钝化膜的破损，并在点蚀坑内溶液中富集。??当铝离子发生迁移，在点蚀坑入口析出氧化铝形成薄膜，进一步隔离并加剧局部??酸化，维持点蚀的生长。金属铝在含氯环境中的自催化点蚀过程［１２］如图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｜＇＊！－３／２?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＂??图１．３铝点蚀坑内发生的反应Ｍ??Ｆｉｇ．?１．３?Ｍｕｌｔｉｐｌｅ?ｒｅａｃｔｉｏｎｓ?ｏｃｃｕｒｒｉｎｇ?ｉｎ?ａｎ?ａｌｕｍｉｎｕｍ?ｐｉｔ，１２）??铝合金在含氯介质中的点蚀过程描述如下：（ｉ）铝的氧化物在ｃｒ离子存在??的介质中可溶，优先形成ＡｌＣｂ，引起氧化膜的局部破坏；（２）点蚀一旦萌生，??由于Ａ１在低ｐＨ条件下迅速溶解并发生水解，进一步
Ａｌ?？?３Ｈ，０?—?ＡＫ〇Ｈ），?？?３Ｈ＊?？?３ｅ??Ｍｇ?？?２Ｈ：０?—?Ｍｇ（ＯＨ｝，?？?２Ｈ．?？?２？??图１．４?ＡｈＣｕＭｇ溶解机制示意图１１７】??Ｆｉｇ．?１．４?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?ａ?ｍｅｃｈａｎｉｓｍ?ｆｏｒ?ｄｉｓｓｏｌｕｔｉｏｎ?ｏｆ?ＡｈＣｕＭｇ＂７】??（四）晶间腐蚀和剥离腐蚀??晶间腐蚀也是一种铝合金中较为普遍的腐蚀形式，其起源于金属间化合物在??晶界的析出。在铝合金中，晶间腐蚀是一个三相电偶腐蚀体系，通常由金属间化??合物，溶质贫化晶界和晶粒本体三部分构成［１８］，它们根据溶质种类的不同，在电??偶腐蚀中充当阴极或阳极，一般发生晶间腐蚀的晶界和晶粒区域的电势差可以达??到１００ｍＶ。在Ａｌ－Ｃｕ体系中，ＡｂＣｕ在晶界析出，使邻近的晶界区域贫Ｃｕ，相??对于晶粒充当阳极［１９，２Ｇ］，晶界区域面积小，晶粒本身面积大，导致晶界阳极区电??流显著增大，促进了腐蚀溶解。在Ａｌ－Ｍｇ体系中，情况正好相反，析出相Ｍｇ２Ａｌ３??（Ｐ相）的腐蚀电位低于晶界固溶体
【参考文献】：
期刊论文
[1]非晶态物质的本质和特性[J]. 汪卫华. 物理学进展. 2013(05)
[2]基于电化学噪声研究缓蚀剂对AA6063铝合金点蚀的影响[J]. 阮红梅,董泽华,石维,陈东初. 物理化学学报. 2012(09)
[3]铝合金海水缓蚀剂研究进展[J]. 梁平,张云霞. 腐蚀与防护. 2010(09)
[4]缓蚀剂对2024铝合金在海水中缝隙腐蚀行为的影响[J]. 张云霞,闫永贵,苏策,马力. 腐蚀科学与防护技术. 2010(01)
[5]稀土化合物缓蚀剂对Al2024铝合金防护的研究[J]. 陆峰. 材料工程. 1998(07)
博士论文
[1]2024-T3铝合金表面磁控溅射沉积氧化铈基涂层的制备及耐腐蚀性能研究[D]. 刘园园.重庆大学 2016
本文编号：3459847
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：133 页
【学位级别】：博士
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图１．２纯Ａ１的电位－ｐＨ?（Ｐｏｕｒｂａｉｘ）图丨８丨??Ｆｉｇ．?１．２?Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ－ｐＨ?（Ｐｏｕｒｂａｉｘ）?ｄｉａｇｒａｍ?ｆｏｒ?ｐｕｒｅ?Ａ１｜Ｓ，??１．２．１
氯离子通过形成可溶性的ａｉｃｉ３促进钝化膜的破损，并在点蚀坑内溶液中富集。??当铝离子发生迁移，在点蚀坑入口析出氧化铝形成薄膜，进一步隔离并加剧局部??酸化，维持点蚀的生长。金属铝在含氯环境中的自催化点蚀过程［１２］如图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｜＇＊！－３／２?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＂??图１．３铝点蚀坑内发生的反应Ｍ??Ｆｉｇ．?１．３?Ｍｕｌｔｉｐｌｅ?ｒｅａｃｔｉｏｎｓ?ｏｃｃｕｒｒｉｎｇ?ｉｎ?ａｎ?ａｌｕｍｉｎｕｍ?ｐｉｔ，１２）??铝合金在含氯介质中的点蚀过程描述如下：（ｉ）铝的氧化物在ｃｒ离子存在??的介质中可溶，优先形成ＡｌＣｂ，引起氧化膜的局部破坏；（２）点蚀一旦萌生，??由于Ａ１在低ｐＨ条件下迅速溶解并发生水解，进一步
Ａｌ?？?３Ｈ，０?—?ＡＫ〇Ｈ），?？?３Ｈ＊?？?３ｅ??Ｍｇ?？?２Ｈ：０?—?Ｍｇ（ＯＨ｝，?？?２Ｈ．?？?２？??图１．４?ＡｈＣｕＭｇ溶解机制示意图１１７】??Ｆｉｇ．?１．４?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?ａ?ｍｅｃｈａｎｉｓｍ?ｆｏｒ?ｄｉｓｓｏｌｕｔｉｏｎ?ｏｆ?ＡｈＣｕＭｇ＂７】??（四）晶间腐蚀和剥离腐蚀??晶间腐蚀也是一种铝合金中较为普遍的腐蚀形式，其起源于金属间化合物在??晶界的析出。在铝合金中，晶间腐蚀是一个三相电偶腐蚀体系，通常由金属间化??合物，溶质贫化晶界和晶粒本体三部分构成［１８］，它们根据溶质种类的不同，在电??偶腐蚀中充当阴极或阳极，一般发生晶间腐蚀的晶界和晶粒区域的电势差可以达??到１００ｍＶ。在Ａｌ－Ｃｕ体系中，ＡｂＣｕ在晶界析出，使邻近的晶界区域贫Ｃｕ，相??对于晶粒充当阳极［１９，２Ｇ］，晶界区域面积小，晶粒本身面积大，导致晶界阳极区电??流显著增大，促进了腐蚀溶解。在Ａｌ－Ｍｇ体系中，情况正好相反，析出相Ｍｇ２Ａｌ３??（Ｐ相）的腐蚀电位低于晶界固溶体
【参考文献】：
期刊论文
[1]非晶态物质的本质和特性[J]. 汪卫华. 物理学进展. 2013(05)
[2]基于电化学噪声研究缓蚀剂对AA6063铝合金点蚀的影响[J]. 阮红梅,董泽华,石维,陈东初. 物理化学学报. 2012(09)
[3]铝合金海水缓蚀剂研究进展[J]. 梁平,张云霞. 腐蚀与防护. 2010(09)
[4]缓蚀剂对2024铝合金在海水中缝隙腐蚀行为的影响[J]. 张云霞,闫永贵,苏策,马力. 腐蚀科学与防护技术. 2010(01)
[5]稀土化合物缓蚀剂对Al2024铝合金防护的研究[J]. 陆峰. 材料工程. 1998(07)
博士论文
[1]2024-T3铝合金表面磁控溅射沉积氧化铈基涂层的制备及耐腐蚀性能研究[D]. 刘园园.重庆大学 2016
本文编号：3459847
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