铁基合金耐蚀机理的半导体电化学研究
发布时间：2022-10-04 13:28
铁基合金是核电站一回路主要结构材料,其腐蚀失效问题严重威胁核电的安全经济运行。因此,研究其耐蚀机理及腐蚀防护技术,对于提高核电的安全性和经济性具有非常重要的理论意义和应用价值。本文以铁基合金表面氧化膜为研究对象,采用电化学、半导体光电化学以及表面分析等方法对铁基合金在不同条件下生成的表面氧化膜的组成、耐蚀性能及半导体性质进行了测定,从溶解沉积平衡机理以及热力学角度对锌、铝离子提高铁基合金耐蚀性能的作用机理进行了深入的研究。论文的主要内容及取得的结论包括:（1）锌注入技术广泛地应用于核电站一回路水化学中以降低其辐射场,同时抑制冷却系统结构材料的应力腐蚀破裂。其提高不锈钢和镍基合金耐蚀性的机理是生成具有双层结构的氧化膜,内外层分别由ZnCr2O4和ZnFe2O4尖晶石相构成。通常认为内层ZnCr204尖晶石相以其较好的热力学稳定性而提高了氧化膜耐蚀性能,而关于外层ZnFe204尖晶石对氧化膜耐蚀性的影响机理的研究较少。本文在高温空气中对碳钢表面进行渗锌改性,使其氧化膜组成中含有ZnFe204的同时不含有ZnCr2O4。利用电化学极化、Mott-Schottky曲线和光电化学响应等技术对渗锌...
【文章页数】：117 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景
1.2 研究动态
1.2.1 应用锌注入技术提高材料耐腐蚀性能的研究
1.2.2 应用锌注入技术提高材料耐腐蚀性能的作用机理
1.3 铁基合金表面氧化膜的半导体性质及其分析方法
1.3.1 铁基合金表面氧化膜的半导体性质
1.3.2 铁基合金表面氧化膜半导体性质的分析方法
1.4 存在的问题及研究意义
1.5 课题研究内容
1.6 本章小结
第2章 铁基合金表面氧化膜半导体电化学性能的表征方法
2.1 实验材料
2.2 实验试剂与设备
2.2.1 实验试剂和仪器
2.2.2 实验所用溶液的配置
2.2.3 测试所用的电化学电池装置
2.2.4 电化学以及光电化学测试平台
2.3 半导体电化学测量方法
2.3.1 动电位扫描
2.3.2 Mott-Schottky曲线
2.3.3 交流阻抗法
2.3.4 光电化学测试
2.4 本章小结
第3章 表面渗锌处理提高碳钢耐蚀性的半导体电化学研究
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 试样的前期准备
3.2.2 溶液的配置
3.2.3 改性处理
3.2.4 电化学测量
3.3 实验结果
3.3.1 动电位扫描
3.3.2 碳钢渗锌处理前后的表面形貌分析
3.3.3 光电化学分析
3.3.4 Mott-Schottky曲线
3.4 讨论与分析
3.4.1 热力学分析
3.4.2 溶解沉积平衡分析
3.5 本章小结
第4章 高温水中ZnFe_2O_4,Fe_3O_4和Fe_2O_3溶解度的对比研究
4.1 引言
4.2 理论计算方法
4.3 结果与讨论
4.3.1 高温水中Fe_3O_4的溶解度
4.3.2 高温水中Fe_2O_3的溶解度
4.3.3 高温水中ZnFe_2O_4的溶解度
4.3.4 高温条件下各物相溶解度的对比分析
4.4 本章小结
第5章 高温水中锌铝同时注入抑制不锈钢腐蚀的半导体电化学研究
5.1 引言
5.2 实验部分
5.2.1 试样的准备
5.2.2 溶液的配置
5.2.3 高温水氧化
5.2.4 电化学测量
5.3 实验结果
5.3.1 动电位扫描
5.3.2 高温水中锌铝同时注入前后不锈钢表面形貌分析
5.3.3 交流阻抗法
5.3.4 XPS分析
5.3.5 光电化学分析
5.4 讨论与机理分析
5.4.1 热力学分析
5.4.2 溶解沉积平衡分析
5.5 本章小结
第6章 结论与展望
6.1 结论
6.2 创造性成果
6.3 研究展望
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果
攻读博士学位期间参加的科研工作
致谢
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]注锌对316不锈钢应力腐蚀裂纹扩展速率的影响[J]. 杜东海,陈凯,张乐福,石秀强,尹开锯. 核动力工程. 2017(02)
[2]非常规资源将影响全球能源格局——《BP2030年世界能源展望》解读[J]. 李向阳. 国际石油经济. 2013(04)
[3]AP1000核电厂首循环CIPS风险评价[J]. 杨萍,汤春桃. 核科学与工程. 2012(03)
[4]光电化学响应分析Ni201在中性溶液中形成表面钝化膜的半导体性质[J]. 檀玉,梁可心,张胜寒. 金属学报. 2012(08)
[5]304L不锈钢在两种高温高压水溶液中形成的钝化膜半导体性质研究[J]. 张胜寒,连佳,檀玉. 中国腐蚀与防护学报. 2011(06)
[6]核电站结构材料的锌离子注入电化学研究[J]. 张胜寒,檀玉,梁可心. 电化学. 2011(02)
[7]光电化学方法在金属腐蚀研究中的应用[J]. 周国定. 腐蚀与防护. 1999(01)
硕士论文
[1]316不锈钢在压水堆一回路环境下的应力腐蚀性能研究[D]. 杜东海.上海交通大学 2014
[2]压水堆一回路中Zn2+注入对包壳材料锆合金耐蚀性的影响[D]. 焦阳.华北电力大学 2012
[3]加锌对一回路材料氧化膜结构影响及其机理研究[D]. 王力.上海交通大学 2012
本文编号：3685115
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【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景
1.2 研究动态
1.2.1 应用锌注入技术提高材料耐腐蚀性能的研究
1.2.2 应用锌注入技术提高材料耐腐蚀性能的作用机理
1.3 铁基合金表面氧化膜的半导体性质及其分析方法
1.3.1 铁基合金表面氧化膜的半导体性质
1.3.2 铁基合金表面氧化膜半导体性质的分析方法
1.4 存在的问题及研究意义
1.5 课题研究内容
1.6 本章小结
第2章 铁基合金表面氧化膜半导体电化学性能的表征方法
2.1 实验材料
2.2 实验试剂与设备
2.2.1 实验试剂和仪器
2.2.2 实验所用溶液的配置
2.2.3 测试所用的电化学电池装置
2.2.4 电化学以及光电化学测试平台
2.3 半导体电化学测量方法
2.3.1 动电位扫描
2.3.2 Mott-Schottky曲线
2.3.3 交流阻抗法
2.3.4 光电化学测试
2.4 本章小结
第3章 表面渗锌处理提高碳钢耐蚀性的半导体电化学研究
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 试样的前期准备
3.2.2 溶液的配置
3.2.3 改性处理
3.2.4 电化学测量
3.3 实验结果
3.3.1 动电位扫描
3.3.2 碳钢渗锌处理前后的表面形貌分析
3.3.3 光电化学分析
3.3.4 Mott-Schottky曲线
3.4 讨论与分析
3.4.1 热力学分析
3.4.2 溶解沉积平衡分析
3.5 本章小结
第4章 高温水中ZnFe_2O_4,Fe_3O_4和Fe_2O_3溶解度的对比研究
4.1 引言
4.2 理论计算方法
4.3 结果与讨论
4.3.1 高温水中Fe_3O_4的溶解度
4.3.2 高温水中Fe_2O_3的溶解度
4.3.3 高温水中ZnFe_2O_4的溶解度
4.3.4 高温条件下各物相溶解度的对比分析
4.4 本章小结
第5章 高温水中锌铝同时注入抑制不锈钢腐蚀的半导体电化学研究
5.1 引言
5.2 实验部分
5.2.1 试样的准备
5.2.2 溶液的配置
5.2.3 高温水氧化
5.2.4 电化学测量
5.3 实验结果
5.3.1 动电位扫描
5.3.2 高温水中锌铝同时注入前后不锈钢表面形貌分析
5.3.3 交流阻抗法
5.3.4 XPS分析
5.3.5 光电化学分析
5.4 讨论与机理分析
5.4.1 热力学分析
5.4.2 溶解沉积平衡分析
5.5 本章小结
第6章 结论与展望
6.1 结论
6.2 创造性成果
6.3 研究展望
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果
攻读博士学位期间参加的科研工作
致谢
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]注锌对316不锈钢应力腐蚀裂纹扩展速率的影响[J]. 杜东海,陈凯,张乐福,石秀强,尹开锯. 核动力工程. 2017(02)
[2]非常规资源将影响全球能源格局——《BP2030年世界能源展望》解读[J]. 李向阳. 国际石油经济. 2013(04)
[3]AP1000核电厂首循环CIPS风险评价[J]. 杨萍,汤春桃. 核科学与工程. 2012(03)
[4]光电化学响应分析Ni201在中性溶液中形成表面钝化膜的半导体性质[J]. 檀玉,梁可心,张胜寒. 金属学报. 2012(08)
[5]304L不锈钢在两种高温高压水溶液中形成的钝化膜半导体性质研究[J]. 张胜寒,连佳,檀玉. 中国腐蚀与防护学报. 2011(06)
[6]核电站结构材料的锌离子注入电化学研究[J]. 张胜寒,檀玉,梁可心. 电化学. 2011(02)
[7]光电化学方法在金属腐蚀研究中的应用[J]. 周国定. 腐蚀与防护. 1999(01)
硕士论文
[1]316不锈钢在压水堆一回路环境下的应力腐蚀性能研究[D]. 杜东海.上海交通大学 2014
[2]压水堆一回路中Zn2+注入对包壳材料锆合金耐蚀性的影响[D]. 焦阳.华北电力大学 2012
[3]加锌对一回路材料氧化膜结构影响及其机理研究[D]. 王力.上海交通大学 2012
本文编号：3685115
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