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Ni-Cr-Mo-Cu耐蚀合金的研制及腐蚀特性的研究

潘丽华

  应用泰曼定律,确定出由质量百分因子法设计的Ni-Cr-Mo-Cu耐蚀合金的成分组成以及质量百分因子数的取值范围,选用质量百分因子数(APF值)分别为1.5,2.875,3.3,3.8,4.3的五种固溶体Ni-Cr-Mo-Cu耐蚀合金作为合金腐蚀特性的研究试样。为考察该系列合金在大气中的腐蚀通用性,另外制备了4种不同含铜量的合金,用于研究合金的氧化腐蚀特性。 具体内容如下: 1)对4种不同含铜量的合金和APF=2.875的合金,在空气中进行氧化实验和高温实验,分析合金的氧化腐蚀特性及其在空气中的氧化腐蚀通用性; 2)对不同APF值的合金,在温度为20℃、浓度为0.002mol/cm~3,0.004 mol/cm~3,0.006 mol/cm~3,0.008 mol/cm~3,0.01 mol/cm~3,0.012 mol/cm~3的盐酸溶液中腐蚀反应的阴极过程进行线性电位扫描,依据极化曲线,确定出五种合金在不同浓度盐酸溶液中腐蚀时的交换电流密度、腐蚀电位、电子交换数、反应级数和速率常数。并分别建立这些动力学参数与盐酸浓度、质量百分因子数(APF参数)的实验联系,据此评价合金对盐酸溶液的耐腐蚀能力,归纳其耐腐蚀能力随盐酸溶液浓度、合金质量百分因子数的变化而变化的关系; 3)对不同APF值的合金,在温度为20℃、浓度从0.002mol/cm~3到0.012 mol/cm~3的硫酸溶液中腐蚀反应的阴极过程进行线性电位扫描。针对合金阴极反应的两种机理(在低浓度时,为氢离子的还原;在高浓度时,为水分子的还原)分别分析阴极过程动力学。依据阴极极化曲线,确定出机理转变浓度和不同反应机理时的动力学参数,建立这些动力学参数与溶液浓度和质量百分因子数的实验联系。据此鉴别合金对硫酸溶液的耐腐蚀能力,归纳其腐蚀能力随硫酸溶液浓度、合金质量百分因子数的变化而变化的关系; 4)对不同APF值的合金,在温度为20℃、浓度为0.0025mol/cm~3,0.0050 mol/cm~3,0.0075 mol/cm~3,0.0100 mol/cm~3,0.0125 mol/cm~3,0.0150mol/cm~3的氢氧化钠溶液中腐蚀反应的阴极过程进行线性电位扫描,通过极化曲线,确定出钝化膜形成过程中的隧穿常数、钝化电位、隧穿电流和钝化膜厚度等动力学参数,建立这些参数与氢氧化钠浓度、质量百分因子数的实验联系,据此鉴别合金对氢氧化钠溶液的耐腐蚀能力,归纳耐腐蚀能力与氢氧化钠溶液浓度、质量百分因子数的变化而变化的关系。 最后,对系列合金的电化学腐蚀电流密度进行理论上的定量分析。为此用D8-ADVANCE型衍射仪,对五种合金进行X射线衍射试验,确定合金的晶体结构。应用Rietveld方法进行晶体结构精修,获得高精度的晶体结构参数。使用Materials Studio 4.0材料计算软件,计算合金的费米能、电子态密度。应用量子电化学电流密度计算模型,定量分析电化学腐蚀电流,揭示系列Ni-Cr-Mo-Cu耐蚀合金的耐腐蚀能力随质量百分因子数成规律性变化的结构原因。……   
[关键词]:Ni-Cr-Mo-Cu耐蚀合金;APF参数;腐蚀特性;计算机分析与模型化;量子理论计算
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:兰州理工大学2011年