涂层缺陷对铁基非晶合金涂层腐蚀行为影响研究
发布时间：2021-11-07 03:19
铁基非晶合金与普通不锈钢相比,具有更优异的耐蚀性能和耐磨性能,故一直倍受关注。然而,块体非晶通常存在塑性差和制备困难等问题,严重限制了其实际应用。把铁基非晶合金以涂层的方式涂覆在其他结构材料表面,不仅有利于改善其脆性,而且可容易实现大面积制备,因此在船舶、石油及发电工业等领域呈现出广阔的应用前景。值得关注的是,热喷涂制备的铁基非晶合金涂层中不可避免地存在着孔隙和氧化物层等结构缺陷,这些缺陷对涂层的使役性能有着显著的影响。针对以上关键问题,本文系统地开展了多种缺陷对涂层腐蚀性能的影响的研究,探讨了孔隙、氧化物层、晶体相等缺陷以及缺陷造成的成分不均匀性对涂层腐蚀的影响规律及机制。另外,围绕涂层的实际服役环境,本文还详细研究了铁基非晶合金涂层在干湿交替氯离子和乏燃料湿法贮存的硼酸溶液两种环境中涂层的腐蚀行为,提出了有效评价涂层腐蚀的电化学测量方法。以上工作对深入理解涂层缺陷与腐蚀内在关联性以及推动非晶涂层的应用具有非常积极的指导作用。主要研究结果如下:（1）选用厚度约为500μm,平均孔隙率为（1.46±0.07）%的铁基非晶合金涂层,研究了涂层孔隙对腐蚀特性的影响。喷涂态涂层动电位极化钝化...
【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】：157 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１?２０１４年中国直接腐蚀成本（ＲＭＢ）⑵??Ｆｉｇ．?１．１?Ｔｈｅ?ｄｉｒｅｃｔ?ｃｏｓｔ?ｏｆ?ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ?ｉｎ?Ｃｈｉｎａ?ｉｎ?２０１４?（ＲＭＢ）１２１??
的特点。这种独特的无序结构给予了金属玻璃特殊的物理化学性??能。非晶合金是目前发现的强度、硬度和軔性最高的金属材料［１１－１２］，非晶合金也??是非常优异的耐蚀、耐磨、催化和软磁材料［１２－１４］。??非晶合金的制备一般采用快速凝固的方法。当金属液体的温度降低到金属熔??化温度（Ｔｍ）或液线温度（７１）时，金属液体就会趋向晶化形成固态金属。如果??温度降低速率够大，在液体中还未形成晶核之前温度降低到金属的玻璃转化温度??（Ｔｇ）之下，金属便会发生玻璃转变形成金属玻璃［１５－１６］，如图１．３。Ｄａｖｉｄ?Ｔｕｒｎｂｕｌｌ??Ｌｉｑｕｉｄ?—?＞?Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ??７＂ｍ???????Ｔ?Ｒａｐ＇ｌ．．?＇?（?Ｓ｜０Ｗ?ｕ?Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ?Ｐｈａｓｅ??二??Ｇｌａｓｓ??Ｔｉｍｅ??图１．３非晶合金形成的时间－温度－转变（ＴＴＴ）曲线示意图Ｍ??Ｆｉｇ．?１．３?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｔｉｍｅ－ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ－ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ?（ＴＴＴ）?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｇｌａｓｓ?ｆｏｒｍａｔｉｏｎ１１６１??等［｜７］提出用约化玻璃转变温度（７；ｇ），即用玻璃转变温度与合金熔化温度的比??值７＾?＝?７＾／？＾，来描述合金的玻璃形成能力。如果ｒｒｇ?＞?２／３，则合金具有很强??的玻璃形成能力。玻璃形成能力越强的合金体系对冷却速率的要求则越低。但一??般的非晶合金形成皆依赖非常高的冷却速率，故早期制备的非晶合金尺寸受到了??极大地限制，形状多以条带、细丝为主。为了突破受冷却速率限制的非晶合金尺??寸，科学家们于１９世纪８０年代提出了一系列不同于激冷的非晶合金制备方法
有效性与高效性，高通量制备和表??征技术将是非晶合金研究和开发更有力的手段。??（ａ）?＼Ｍ?ｓｉ?ｗａｖｆｅｒ?（ｂ）??■ｎ?＼?？?９３０－???■??Ｊ．〈??Ｐｈｙｓｉｃａｌ?ｍａｓｋ?Ｊ??’彳丨．：丨丨⑴丨：：丨丨茜淫丨??ｘ?ｘ?：：”丨卍丨丨？：卍租窗＾??Ｔ＾ｒｏ＾ｔ?Ａ?＾?Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ?Ｉ：：：：：：：：：：：；；：：－??ｌａｒｇｅｉ?＾?ｍｅｍｂｒａｎｅ?丨丨？：丨；丨丨丨ｆ：：丨丨丨卜??Ｉ?又?ＳＯＯｊｉｍ??图１．４多靶共沉积示意图（ａ）ｗ及其制备的组合薄膜材料库样品（ｂ）Ｍｌ??Ｆｉｇ．?１．４?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｍｕｌｔｉｐｌｅ?ｔａｒｇｅｔ?ｃｏ－ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ?ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ?（ａ）１３０１?ａｎｄ?ｔｈｅ??ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ?ｍａｔｅｒｉａｌｓ?ｌｉｂｒａｒｙ?（ｂ），２Ｓ，??虽然一系列的经验准则和新的制备技术在寻找玻璃形成能力强的非晶合金??体系起到了关键作用，但是这些经验准则的物理机制以及非晶合金的本质没有得??到全面的认识和理解，非晶合金制备和设计困难这一问题没有从根源上得到解??决。要从根源上解决非晶中的问题，就要从非晶合金的微观结构上进行探索。非??晶合金的原子排列混乱无序，没有晶态材料的长程周期性，研究这种无序的非晶??５??
【参考文献】：
期刊论文
[1]铁基软磁非晶/纳米晶合金研究进展及应用前景[J]. 姚可夫,施凌翔,陈双琴,邵洋,陈娜,贾蓟丽. 物理学报. 2018(01)
[2]Corrosion Behavior of B4C/6061Al Neutron Absorber Composite in Different H3BO3 Concentration Solutions[J]. Yu-Li Li,Wen-Xian Wang,Hong-Sheng Chen,Jun Zhou,Qiao-Chu Wu. Acta Metallurgica Sinica（English Letters）. 2016(11)
[3]非晶态物质的本质和特性[J]. 汪卫华. 物理学进展. 2013(05)
[4]反应堆乏燃料贮运用中子吸收材料的研究进展[J]. 李刚,简敏,王美玲,王贯春,刘晓珍. 材料导报. 2011(13)
本文编号：3481053
【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】：157 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１?２０１４年中国直接腐蚀成本（ＲＭＢ）⑵??Ｆｉｇ．?１．１?Ｔｈｅ?ｄｉｒｅｃｔ?ｃｏｓｔ?ｏｆ?ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ?ｉｎ?Ｃｈｉｎａ?ｉｎ?２０１４?（ＲＭＢ）１２１??
的特点。这种独特的无序结构给予了金属玻璃特殊的物理化学性??能。非晶合金是目前发现的强度、硬度和軔性最高的金属材料［１１－１２］，非晶合金也??是非常优异的耐蚀、耐磨、催化和软磁材料［１２－１４］。??非晶合金的制备一般采用快速凝固的方法。当金属液体的温度降低到金属熔??化温度（Ｔｍ）或液线温度（７１）时，金属液体就会趋向晶化形成固态金属。如果??温度降低速率够大，在液体中还未形成晶核之前温度降低到金属的玻璃转化温度??（Ｔｇ）之下，金属便会发生玻璃转变形成金属玻璃［１５－１６］，如图１．３。Ｄａｖｉｄ?Ｔｕｒｎｂｕｌｌ??Ｌｉｑｕｉｄ?—?＞?Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ??７＂ｍ???????Ｔ?Ｒａｐ＇ｌ．．?＇?（?Ｓ｜０Ｗ?ｕ?Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ?Ｐｈａｓｅ??二??Ｇｌａｓｓ??Ｔｉｍｅ??图１．３非晶合金形成的时间－温度－转变（ＴＴＴ）曲线示意图Ｍ??Ｆｉｇ．?１．３?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｔｉｍｅ－ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ－ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ?（ＴＴＴ）?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｇｌａｓｓ?ｆｏｒｍａｔｉｏｎ１１６１??等［｜７］提出用约化玻璃转变温度（７；ｇ），即用玻璃转变温度与合金熔化温度的比??值７＾?＝?７＾／？＾，来描述合金的玻璃形成能力。如果ｒｒｇ?＞?２／３，则合金具有很强??的玻璃形成能力。玻璃形成能力越强的合金体系对冷却速率的要求则越低。但一??般的非晶合金形成皆依赖非常高的冷却速率，故早期制备的非晶合金尺寸受到了??极大地限制，形状多以条带、细丝为主。为了突破受冷却速率限制的非晶合金尺??寸，科学家们于１９世纪８０年代提出了一系列不同于激冷的非晶合金制备方法
有效性与高效性，高通量制备和表??征技术将是非晶合金研究和开发更有力的手段。??（ａ）?＼Ｍ?ｓｉ?ｗａｖｆｅｒ?（ｂ）??■ｎ?＼?？?９３０－???■??Ｊ．〈??Ｐｈｙｓｉｃａｌ?ｍａｓｋ?Ｊ??’彳丨．：丨丨⑴丨：：丨丨茜淫丨??ｘ?ｘ?：：”丨卍丨丨？：卍租窗＾??Ｔ＾ｒｏ＾ｔ?Ａ?＾?Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ?Ｉ：：：：：：：：：：：；；：：－??ｌａｒｇｅｉ?＾?ｍｅｍｂｒａｎｅ?丨丨？：丨；丨丨丨ｆ：：丨丨丨卜??Ｉ?又?ＳＯＯｊｉｍ??图１．４多靶共沉积示意图（ａ）ｗ及其制备的组合薄膜材料库样品（ｂ）Ｍｌ??Ｆｉｇ．?１．４?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｍｕｌｔｉｐｌｅ?ｔａｒｇｅｔ?ｃｏ－ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ?ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ?（ａ）１３０１?ａｎｄ?ｔｈｅ??ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ?ｍａｔｅｒｉａｌｓ?ｌｉｂｒａｒｙ?（ｂ），２Ｓ，??虽然一系列的经验准则和新的制备技术在寻找玻璃形成能力强的非晶合金??体系起到了关键作用，但是这些经验准则的物理机制以及非晶合金的本质没有得??到全面的认识和理解，非晶合金制备和设计困难这一问题没有从根源上得到解??决。要从根源上解决非晶中的问题，就要从非晶合金的微观结构上进行探索。非??晶合金的原子排列混乱无序，没有晶态材料的长程周期性，研究这种无序的非晶??５??
【参考文献】：
期刊论文
[1]铁基软磁非晶/纳米晶合金研究进展及应用前景[J]. 姚可夫,施凌翔,陈双琴,邵洋,陈娜,贾蓟丽. 物理学报. 2018(01)
[2]Corrosion Behavior of B4C/6061Al Neutron Absorber Composite in Different H3BO3 Concentration Solutions[J]. Yu-Li Li,Wen-Xian Wang,Hong-Sheng Chen,Jun Zhou,Qiao-Chu Wu. Acta Metallurgica Sinica（English Letters）. 2016(11)
[3]非晶态物质的本质和特性[J]. 汪卫华. 物理学进展. 2013(05)
[4]反应堆乏燃料贮运用中子吸收材料的研究进展[J]. 李刚,简敏,王美玲,王贯春,刘晓珍. 材料导报. 2011(13)
本文编号：3481053
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