残余应力与不锈钢腐蚀相关性的局部电化学探针研究

发布时间：2017-08-26 03:06

  本文关键词：残余应力与不锈钢腐蚀相关性的局部电化学探针研究

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【摘要】：不锈钢具有优良的力学、机械以及耐腐蚀等性能,因此,在建筑、石油、化工、宇航、海洋开发以及能源等领域得到了广泛应用。在金属构件的加工过程中,会在其内部产生残余应力。这将影响到构件的屈服、疲劳、断裂强度等力学性能,也会对构件的机械性能产生较大影响。因此,以金属材料的“力学-化学”交互作用为出发点,深入研究残余应力对不锈钢局部腐蚀性能的影响,对于确保材料的安全性、可靠性具有重要意义。本论文以316不锈钢为研究材料,将传统电化学测量技术与局部电化学测量技术(扫描振动电极技术-SVET、扫描电化学显微镜-SECM)相结合,从而分别研究不锈钢的基本腐蚀性能以及残余应力对不锈钢局部腐蚀性能的影响及其作用机制。本论文的主要工作如下：1.传统电化学测试在不同浓度NaCl和Na2SO4溶液中,对316不锈钢电极进行开路电位-时间曲线与动电位极化曲线测试,探究腐蚀介质浓度、组成及浸泡时间等因素对不锈钢的腐蚀电位、腐蚀电流以及腐蚀速率等基本电化学性能的影响规律。2.局部电化学-SVET测试在中性NaCl和Na2SO4溶液中,对无残余应力不锈钢试样与有残余应力不锈钢试样对照区域进行SVET面扫描测试,利用扫描振动探针扫描获得离子电流图像。并将扫描振动探针获取的离子电流分布与不锈钢/溶液界面的电化学反应相结合,从而表征不锈钢基体溶解产生的Fe2+浓度分布,进而探究腐蚀介质浓度、阴离子特性等因素对不锈钢局部电化学活性的影响规律,以及残余应力与不锈钢局部电化学性能之间的关系。3.局部电化学-SECM测试(1)在含有氧化还原中介体K4Fe(CN)6、K3Fe(CN)6或KI的NaCl溶液中,测量Pt探针远离基体时的循环伏安曲线,根据探针稳态极限扩散电流对应的电位区间来确定探针进行其他测试时所施加的电位。(2)在O.1M NaCl+1mM KI溶液中,对有、无残余应力不锈钢试样特定区域进行SECM面扫描测试,通过SECM的反馈及基体产生-探针收集模式获得探针电流的三维图像。并将Pt探针测得的法拉第电流分布与不锈钢／溶液界面的电化学反应相结合,从而表征不锈钢基体腐蚀产物的浓度分布,进而探究残余应力与不锈钢局部腐蚀敏感性之间的关系。(3)在O.1M NaCl+ymM (y=1、5、10) KI溶液中,对不锈钢试样特定位置进行SECM面扫描测试,通过观察探针的Faraday电流图像,以获取不锈钢基体的表面形貌及表面电化学活性规律。(4)在zM (z=0.1、0.5、1.0) NaCl+1mM KI溶液及0.1M Na2SO4+1mM KI溶液中,对不锈钢试样特定位置进行SECM面扫描测试,进而探究腐蚀介质浓度、阴离子特性等因素对不锈钢局部腐蚀敏感性的影响。
【关键词】：不锈钢 残余应力 局部腐蚀 扫描振动电极技术 扫描电化学显微镜
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG142.71
【目录】：

• 中文摘要7-9
• ABSTRACT9-11
• 缩写与符号说明11-12
• 第一章 绪论12-32
• 1.1 金属腐蚀概述12-13
• 1.2 残余应力概述13-15
• 1.2.1 残余应力的分类14
• 1.2.2 残余应力的测量14-15
• 1.3 局部电化学测量技术及其在金属腐蚀研究中的应用15-21
• 1.3.1 扫描振动电极技术16-17
• 1.3.2 扫描电化学显微镜17-21
• 1.4 “力学-化学”交互作用研究进展21-25
• 1.5 本论文的研究目的、意义及研究思路25-26
• 1.5.1 研究目的及意义25
• 1.5.2 研究思路25-26
• 参考文献26-32
• 第二章 实验部分32-36
• 2.1 研究电极、溶液及电解池32-34
• 2.1.1 研究电极32-33
• 2.1.2 溶液33
• 2.1.3 电解池33-34
• 2.2 实验仪器及方法34-36
• 2.2.1 传统电化学测试34
• 2.2.2 扫描振动电极测试34
• 2.2.3 扫描电化学显微镜测试34-36
• 第三章 不锈钢腐蚀电化学性能的研究36-44
• 3.1 不锈钢在NaCl溶液中腐蚀电化学特性的研究36-38
• 3.1.1 不锈钢在NaCl溶液中的开路电位-时间曲线36-37
• 3.1.2 不锈钢在NaCl溶液中的动电位极化曲线分析37-38
• 3.2 不锈钢在Na_2SO_4溶液中腐蚀电化学特性的研究38-39
• 3.2.1 不锈钢在Na_2SO_4溶液中的开路电位-时间曲线38-39
• 3.2.2 不锈钢在Na_2SO_4溶液中的动电位极化曲线分析39
• 3.3 浸泡时间对316不锈钢腐蚀行为的影响39-42
• 3.3.1 不锈钢在NaCl溶液中的浸泡实验40-41
• 3.3.2 不锈钢在Na_2SO_4溶液中的浸泡实验41-42
• 3.4 本章小结42-43
• 参考文献43-44
• 第四章 残余应力与不锈钢局部电化学性能的SVET研究44-57
• 4.1 无应力不锈钢试样局部电化学行为的研究44-49
• 4.1.1 无应力不锈钢试样的SVET测试45-46
• 4.1.2 中性介质浓度对无应力不锈钢试样局部电化学活性的影响46-48
• 4.1.3 阴离子对无应力不锈钢试样局部电化学活性的影响48-49
• 4.2 有应力不锈钢试样局部电化学行为的研究49-54
• 4.2.1 有应力不锈钢试样的SVET测试49-50
• 4.2.2 中性介质浓度对有应力不锈钢试样局部电化学活性的影响50-52
• 4.2.3 阴离子对有应力不锈钢试样局部电化学活性的影响52-54
• 4.3 残余应力促进不锈钢的局部腐蚀54-55
• 4.4 本章小结55-56
• 参考文献56-57
• 第五章 残余应力影响不锈钢局部腐蚀敏感性的SECM研究57-83
• 5.1 探针性能检测57-61
• 5.2 不锈钢试样的SECM测试61-66
• 5.2.1 无应力不锈钢试样的面扫描成像61-64
• 5.2.2 有应力不锈钢试样的面扫描成像64-66
• 5.3 不锈钢试样在含有不同浓度KI的腐蚀介质中的SECM结果66-70
• 5.4 中性介质浓度对不锈钢试样表面电化学活性分布的影响70-75
• 5.5 阴离子对不锈钢试样表面电化学活性分布的影响75-78
• 5.6 亚稳态点蚀的研究78-80
• 5.7 本章小结80-81
• 参考文献81-83
• 第六章 总结论83-84
• 致谢84-85
• 攻读硕士学位期间发表的论文85-86
• 附件86

【共引文献】

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本文编号：739254