新型碲镍铬合金的耐腐蚀性能研究

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课题组开发研制的新型Te-Ni-Cr合金材料是一种优秀的耐磨、耐蚀材料。本文就元素Te对镍铬合金的耐腐蚀性及腐蚀行为的影响进行了初步研究。运用金相显微观察、X射线衍射、背散射观察、显微硬度检测及摩擦磨损检测等手段研究了添加Te元素的新型合金的显微组织结构及机械性能的变化。结果表明:加入碲的合金,金相组织中出现了黑色的突起相,这种相牢牢地镶嵌在基体表面。新型碲镍铬合金的相由基体α-Ni3CrFe相,β-Cr5Ni2FeB相,γ-C19Cr7Mo24相组成,添加碲元素后促使合金析出β相、γ相。材料的显微硬度有了很大的提高,耐摩擦性加强,摩擦系数随时间变化稳定。碲的加入使材料的显微结构发生变化,材料的机械性能有了很大的改善。通过静态浸泡腐蚀试验、扫描电镜(SEM)、X射线衍射、能谱分析等手段研究了Te含量不同的新型合金在海水(3.5%NaCl溶液)、5%H2SO4溶液中的耐腐蚀性及腐蚀行为。结果表明:碲镍铬合金在海水、5%H2SO4溶液中均具有很好的耐腐蚀性。碲加强了材料耐腐蚀性。当加入0.8%Te时,材料在海水、5%H2SO4溶液中的耐腐蚀性达到最好。Te-Ni-Cr合金在静态水溶液中发生电化学腐蚀,在海水中的腐蚀形态为点蚀,加碲合金比未加碲合金的腐蚀坑小且内壁较光滑,腐蚀产物排布较致密,与基体结合较紧密,抵抗材料进一步腐蚀的能力较强;在5%H2SO4溶液中,材料的耐腐蚀性较在海水中要好,一般腐蚀是围绕合金表面的缺陷处开始进行的。在海水中合金的腐蚀产物是镍和铁的氧化物的混合物,在5% H2SO4溶液中的腐蚀产物是镍的氧化物,铬、铁的硫化物及氧化物。高温熔盐腐蚀实验是将含Te质量分数为0.8%的碲镍铬合金试样置于750℃Na2SO4-25%NaCl高温熔盐中等温加热腐蚀3 h、6 h、12 h、18 h、24 h、30 h。实验结果表明,碲镍铬合金在开始腐蚀阶段是耐蚀的,随着时间的延长,腐蚀加剧,材料的耐腐蚀性失效。在腐蚀3 h、18 h、30 h这三个时间段内,合金表面都有Ni2S3、Fe2O3、Cr2O3腐蚀产物生成。18 h时出现NiS、CrS。30 h的时候出现NiS2、Cr2S3。合金的热腐蚀是一个硫化—氧化共存的过程。碲镍铬合金在熔盐中开始腐蚀阶段,腐蚀产物能够较牢固的和基体连接在一起,随着腐蚀时间的延长,产物增多形成腐蚀层,腐蚀时间继续延长,腐蚀层将从基体上脱落下来,然后新一轮腐蚀层的形成开始。
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