【摘 要】
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金属纳米材料如晶体纳米材料、孪晶纳米材料和层状纳米结构、纳米梯度结构以及复合结构纳米材料等具有高界面密度的微观结构,因而使其表现出优异的性能。相对于传统金属材料,金属纳米材料在比热、比强度、塑性变形等方面均有显著提高。金属纳米材料的腐蚀性能是影响其使用寿命的重要因素之一。因此,为提高金属纳米材料的耐腐蚀性能,我们需要系统地研究在不同溶液中金属纳米材料的腐蚀性能,以及探究其腐蚀机理,并从技术上采取控
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金属纳米材料如晶体纳米材料、孪晶纳米材料和层状纳米结构、纳米梯度结构以及复合结构纳米材料等具有高界面密度的微观结构,因而使其表现出优异的性能。相对于传统金属材料,金属纳米材料在比热、比强度、塑性变形等方面均有显著提高。金属纳米材料的腐蚀性能是影响其使用寿命的重要因素之一。因此,为提高金属纳米材料的耐腐蚀性能,我们需要系统地研究在不同溶液中金属纳米材料的腐蚀性能,以及探究其腐蚀机理,并从技术上采取控制措施以抑制金属纳米材料的腐蚀速度,从而为金属纳米材料的实用化提供理论与技术支撑。本文经过优化工艺处理,通过机械合金化法（MA）制备了合金粉末,再热压获得了纳米尺寸MA Fe-20Co-20Cr-20Ni块体合金。采用粉末冶金法（PM）制备了常规尺寸PM Fe-20Co-20Cr-20Ni块体合金。采用电化学工作站,腐蚀介质为H2SO4和Na Cl溶液,对目前制备的四元PM和MA Fe-20Co-20Cr-20Ni合金和前面制备的三元PM和MA Fe-20Co-20Cr合金分别进行了腐蚀电化学性能测试,研究了它们的腐蚀性能以及晶粒细化和元素Ni添加对Fe-20Co-20Cr块体合金腐蚀性能的影响。获得的主要研究结果如下:采用粉末冶金法和热压机械合金化法获得了致密度均在98%以上的PM和MA Fe-20Co-20Cr-20Ni块体合金,其中合金粉末的晶粒尺寸为11.3 nm,相应的块体合金的晶粒尺寸为14.3 nm。PM和MA Fe-20Co-20Cr-20Ni合金均由两相组成,且MA Fe-20Co-20Cr-20Ni合金的显微组织比PM Fe-20Co-20Cr-20Ni合金更为均匀。在H2SO4和Na Cl介质中,Fe-20Co-20Cr-20Ni和Fe-20Co-20Cr合金有着相似的腐蚀变化规律。在同一浓度H2SO4和Na Cl介质中,MA Fe-20Co-20Cr-20Ni/Fe-20Co-20Cr合金的腐蚀电流密度大于PM Fe-20Co-20Cr-20Ni/Fe-20Co-20Cr合金,电荷传递电阻和活化能都小于PM Fe-20Co-20Cr-20Ni/Fe-20Co-20Cr合金,所以MA Fe-20Co-20Cr-20Ni/Fe-20Co-20Cr合金的耐腐蚀性能弱于PM Fe-20Co-20Cr-20Ni/Fe-20Co-20Cr合金。Fe-20Co-20Cr-20Ni和Fe-20Co-20Cr合金的腐蚀速度不同。PM和MA Fe-20Co-20Cr-20Ni合金在H2SO4和Na Cl溶液浓度相同时,其腐蚀速度明显低于PM和MA Fe-20Co-20Cr合金。可见,20 at.%Ni元素的添加,提高了Fe-20Co-20Cr合金的耐腐蚀性能。Fe-20Co-20Cr-20Ni和Fe-20Co-20Cr合金的耐腐蚀性能与腐蚀介质有关,Fe-20Co-20Cr-20Ni和Fe-20Co-20Cr合金在H2SO4溶液中的腐蚀速度大于在Na Cl溶液中的腐蚀速度。因此,Fe-20Co-20Cr-20Ni和Fe-20Co-20Cr合金在Na Cl介质中的耐腐蚀性能优于在H2SO4介质中的耐腐蚀性能。
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