论文部分内容阅读
本文采用表面机械研磨处理(Surface Mechanical Attrition Treatment, SMAT)技术实现了Cu-10Ni的表面纳米化,并制备了不同表面晶粒尺寸的Cu-10Ni合金。借助X射线衍射仪、光学显微镜及显微硬度仪对纳米化合金的组织和性能进行了表征。采用电化学极化曲线、电化学阻抗谱法,结合X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(SEM)、能量色散谱(EDS)等研究了表面纳米化Cu-10Ni合金在酸性硫酸钠溶液(0.05mol/L Na2SO4+0.05mol/L H2SO4)、酸性含氯溶液(0.05mol/L Na2SO4+0.05mol/L H2SO4+0.5mol/L NaCl)和不同酸性溶液中的电化学腐蚀行为；还研究了退火对表面纳米化Cu-10Ni合金腐蚀性能的影响；简单比较了表面纳米化合金在含氯和不含氯介质中的腐蚀性能差异。研究结果表明：(1)Cu-10Ni合金通过表面机械研磨处理技术实现了表面纳米化。表面纳米化后合金的横截面晶粒尺寸随着距处理表面深度的增加而增大。当表面机械研磨处理时间达到90min时,表层晶粒尺寸达到了极小值,约为31.03nm。处理120min样品的横截面表层附近的显微硬度达到了约228MPa,比基体组织提高了52%。(2)原始Cu-10Ni合金和表面纳米化合金在0.05mol/LNa2SO4+0.05mol/L H2SO4腐蚀介质中的极化曲线均有钝化现象产生；但表面纳米化处理之后的合金的耐蚀性下降了,腐蚀速率加快了；且合金的腐蚀性能随着表面纳米化时间的延长逐渐降低。XRD检测表明,表面纳米化Cu-10Ni合金腐蚀表面有Cu20的存在,而原始腐蚀试样表面则没有；且表面纳米化合金腐蚀后试样表面晶粒尺寸发生了长大现象。EDS检测表明,表面纳米化试样腐蚀表面成分中除含有Cu、O外,还含有少量S。(3)表面机械研磨处理60min试样在不同酸性溶液中,腐蚀速率随着H+含量的增加而加快,即H+的增加促使了腐蚀反应的进行。(4)在0.05mol/L Na2SO4+0.05mol/L H2SO4腐蚀介质中,SMAT60试样在200℃下退火6h后的腐蚀性能较未退火试样有所提高；但与原始粗晶试样相比,其腐蚀性能还是下降了。这说明,表面纳米化后试样的腐蚀性能的降低受晶粒细化和试样制备过程中所产生的微观应力的影响,但晶粒细化可能是导致腐蚀速率加快的主要原因。(5)在0.05mol/L Na2SO4+0.05mol/L H2SO4+0.5mol/L NaCl混合溶液中,与原始试样相比表面机械研磨处理后试样的腐蚀性能大大降低,其腐蚀产物为CuCl和Cu2O,且表面机械研磨处理试样上腐蚀产物明显多于原始试样。比较SMAT60合金分别在酸性含氯和不含氯溶液中的腐蚀性能,发现含氯介质中试样的腐蚀性能很差,这说明Cl-对合金的表面破坏性大。(6)原始试样的交流阻抗谱由单容抗弧组成,腐蚀过程受电化学控制；SMAT60试样交流阻抗谱由双容抗弧组成,有两个时问常数。SMAT60退火试样交流阻抗谱由高频容抗弧和低频Warburg阻抗组成。