内生锆基非晶复合材料在含氯离子溶液中的腐蚀行为

来源 :太原理工大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:tyybj2008
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块体非晶合金由于其优异的力学性能例如高强度、高硬度、良好的耐磨性和低弹性模量而在工程领域受到了广泛的关注,但是它在工程领域上的应用受到了室温脆性的影响。在各种改善非晶合金室温塑性的方法中,目前最常见和有效的方式是通过弥散增韧的方式原位合成第二相树枝晶,形成内生树枝晶非晶复合材料。内生树枝晶非晶复合材料大幅度地提高了它的塑性,而且没有明显降低原块体非晶合金的强度,这使它成为一种有着非常好的应用前景的工程材料。然而对于内生非晶复合材料工程应用有关键意义的腐蚀行为和耐蚀性能的研究却比较少。本文选取了成分为Zr58.5Ti14.3Nb5.2Cu6.1Ni4.9Be11的内生锆基非晶复合材料,对其在酸、碱和盐溶液中的腐蚀行为和耐蚀性能做了系统研究。在等摩尔氯离子浓度的KCl、CaCl2和NaCl溶液中,对内生非晶复合材料Zr58.5Ti14.3Nb5.2Cu6.1Ni4.9Be11进行了阻抗曲线、动电位极化曲线和化学浸泡测试。动电位极化曲线结果显示,内生锆基非晶复合材料在0.5 M CaCl2溶液中的腐蚀电流密度最小,点蚀电位最高,表明内生锆基非晶复合材料在氯化钙溶液中有着更好的耐蚀性能和耐点蚀性能。分析显示,这可能与Ca2+半径小,可以优先穿过钝化膜,从而延缓Cl-对钝化膜的击穿效应有关。对内生锆基非晶复合材料在三种等摩尔Cl-浓度的氯化物溶液的化学浸泡结果显示,样品在NaCl溶液中的腐蚀速率最慢,在CaCl2溶液中的腐蚀速率最快,表明该复合材料在氯化钠溶液中耐蚀性能最好,在氯化钙溶液中耐蚀性能最差。进一步结合XPS结果分析表明,这与内生锆基非晶复合材料在NaCl溶液中,其表面钝化膜中的金属氧化物ZrO2、TiO2和Nb2O5含量最高有关。对内生非晶复合材料Zr58.5Ti14.3Nb5.2Cu6.1Ni4.9Be11在不同酸、碱和盐介质中进行了阻抗曲线和动电位极化曲线测试。动电位极化曲线结果表明内生锆基非晶复合材料在H2SO4溶液中的耐蚀性能比在KOH溶液中的耐蚀性能好;而在K2SO4溶液和KCl溶液中的动电位极化曲线整体变化趋势相似,差别只在于电流密度大小。值得注意的是,内生锆基非晶复合材料在1 M KOH溶液中电化学与化学腐蚀速率基本接近,这表明该复合材料表面在碱溶液中(有无外加电流)都形成了一层致密的钝化膜。内生锆基非晶复合材料在不同摩尔浓度硫酸和氯化钾混合溶液中的动电位极化曲线结果显示,随着氯离子浓度增加,该复合材料的耐蚀性能减弱。分析表明,这不仅与样品表面Nb含量减少、Cu含量增加、Zr和Ti含量基本不变有关,还与Cl-击穿钝化膜引发的一系列化学反应以及Cl-影响钝化膜的形成过程有关。
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