检索结果-内蒙古大学图书馆

金属材料在服役过程中,其表面裂纹的尖端会因受到应力作用而优先发生局部塑性变形;加之极化的共同作用,其与裂纹以外区域在腐蚀行为和腐蚀速率方面存在明显差异。本文使用自主设计的原位加载台,与扫描振动电极技术(SVET)和电化学工作站相结合,深入研究了酸性NaCl溶液中316L不锈钢裂纹尖端在应变和极化协同作用下的阳极溶解行为。结果表明:裂纹尖端是应力集中区,应变会导致裂纹尖端的钝化膜破裂及金属局部的快速阳极溶解。当金属处于开路电位或较低阳极极化电位下时,裂纹尖端新暴露的金属表面能快速钝化,导致总电流短暂上升然后迅速下降。在较高的阳极极化电位下,即使该电位处于316L不锈钢的钝化区,新暴露的金属表面也不能再次钝化,导致裂纹尖端局部位置持续的阳极溶解。在点蚀电位以上,316L表面会发生点蚀,由于应变新暴露的金属表面也不能再次钝化,导致裂纹尖端局部位置和点蚀处均为样品表面持续的阳极溶解区。

关键词：扫描振动电极技术裂纹尖端阳极溶解

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基于不锈钢点蚀的表征方法研究与应用

基于不锈钢点蚀的表征方法研究与应用

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作者：费迎红烟台大学

学位级别：硕士

分别采用宏观和微观电化学方法表征了氯离子浓度、pH值和缓蚀剂等对不锈钢点蚀的影响。首先通过传统的电化学方法,如交流阻抗谱和极化曲线,测试了不锈钢材料的耐腐蚀性能,分析了传统方法的优势和不足;然后采用扫描振动电极法（scanning ... 详细信息

分别采用宏观和微观电化学方法表征了氯离子浓度、pH值和缓蚀剂等对不锈钢点蚀的影响。首先通过传统的电化学方法,如交流阻抗谱和极化曲线,测试了不锈钢材料的耐腐蚀性能,分析了传统方法的优势和不足;然后采用扫描振动电极法（scanning vibrating electrode technology,SVET）测得不锈钢在自然腐蚀条件下有缓蚀剂作用时的微区电流密度分布,验证了不同缓蚀剂的缓蚀效果;测量了金属腐蚀过程中所涉及的特定离子的流速及其电流密度,为研究腐蚀机理提供一种新的表征手段,将测得的离子流速与SVET电流密度进行定量比较,进一步明确金属表面阳极和阴极区域的识别、阳极和阴极电流的大小、阳离子和阴离子的浓度、流速以及缓蚀剂对各个参数的影响。通过上述研究得到如下结论:（1）通过宏观电化学测试表征不锈钢点蚀,虽然可以大体判断出腐蚀剧烈程度,各个腐蚀介质以及缓蚀剂等对不锈钢点蚀的影响,但是得到的信息都是关于整个样品表面的平均值,对于局部区域的腐蚀参数难以获取。虽然电化学阻抗谱测试未破坏电极表面,但在测量极化曲线时,由于施加了极化电压,导致试验结束以后不锈钢样品表面破坏严重,明显出现很多大的点蚀坑以及锈迹,测量得到的结果也并非是不锈钢样品自然腐蚀状态下的电化学参数。（2）采用SVET扫描304不锈钢在不施加外部极化电压的条件下缓蚀剂作用时的电流密度分布图,通过观察电流密度分布区间以及峰值大小,得出缓蚀效果,该结果与宏观电化学测量结果相吻合。该表征手段可以在不破坏不锈钢表面,就可以得到腐蚀电流,且能得到整个面的腐蚀情况以及局部腐蚀情况。（3）通过提出一种新的表征腐蚀机理的手段,测量样品某点腐蚀过程中所涉及的特定离子的流速及其电流密度,建立了性能优越的H+和Zn2+选择性微电极,对金属表面微区H+和Zn2+离子流的实时流速和电流密度监测,这种基于无损伤微测的离子流检测技术为自然腐蚀（无外部极化）条件下深入认识金属样品表面和溶液微界面的动态传输过程与机制提供了一种有价值的研究手段。

关键词：不锈钢点蚀极化曲线电化学阻抗谱扫描振动电极技术

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含硫环境Monel K500合金腐蚀行为研究

含硫环境Monel K500合金腐蚀行为研究

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作者：胡青天津大学

学位级别：硕士

随着经济社会的快速发展,对石油、天然气等能源的需求日益增加。面对我国进口石油及自主开发的天然气田硫含量高的现状,设备硫腐蚀问题成为石油炼化工业和天然气开采运输领域亟待解决的重大问题之一。Monel K500合金作为一种典型的镍基... 详细信息

随着经济社会的快速发展,对石油、天然气等能源的需求日益增加。面对我国进口石油及自主开发的天然气田硫含量高的现状,设备硫腐蚀问题成为石油炼化工业和天然气开采运输领域亟待解决的重大问题之一。Monel K500合金作为一种典型的镍基耐蚀合金,被广泛的应用在油气工业中。但在长期服役过程中,在富含HS、S等阴离子的液相环境中Monel K500合金发生了局部腐蚀穿孔的现象。然而目前缺少Monel K500合金在含硫环境中腐蚀行为的研究。因此研究Monel K500合金在含硫环境中腐蚀行为对保证安全生产具有重要的价值和意义。本文主要利用NaS·9HO水溶液模拟油气工业中的液相环境,通过电化学测试的方法研究了硫离子浓度对Monel K500电化学性能的影响。同时,通过浸泡实验,分析浸泡后Monel K500试样的失重量、宏观形貌及微观形貌研究了硫离子浓度对Monel K500合金耐蚀性能的影响。此外,利用EDS、XPS等方法对腐蚀产物进行分析,研究了硫离子浓度对Monel K500合金腐蚀行为的影响。研究结果表明,Monel K500在不同浓度NaS溶液中均产生钝化现象,腐蚀类型为点蚀。而随着硫离子浓度的增加,合金的腐蚀倾向增大,腐蚀速率增加,击穿电位降低,合金越来越不耐点蚀。同时,硫离子浓度的增加导致了腐蚀产物中Ni(OH)量减少,破坏了膜层的完整性,导致膜层对基体的保护作用逐渐减弱,合金耐蚀性能下降。为了进一步研究Monel K500合金的点蚀生长机制,本文利用循环极化、恒电位极化、电化学阻抗谱及扫描振动电极技术研究了点蚀过程中试样表面膜层及电化学活性的变化,并利用扫描电子显微镜、EDS能谱及XPS等方法分析了点蚀过程中点蚀坑的起源及生长过程。研究结果表明Monel K500合金在NaS溶液中发生点蚀时,点蚀萌生于TiC析出相附近。TiC析出相四周的基体优先发生腐蚀,导致析出相与基体结合力减弱,析出相脱落而留下凹坑。腐蚀产物在坑口堆积,阻碍了点蚀坑内外的离子交换,导致点蚀坑内部溶液p H值的下降,从而促进了基体的溶解,点蚀坑在向纵深方向发展的同时也在不断向四周扩展。当点蚀坑生长到一定尺寸,局部溶液p H恢复到中性时,就会重新形成稳定的钝化膜保护基体免受溶液中HS、S的侵蚀。

关键词： Monel K500合金点蚀电化学腐蚀扫描振动电极技术 TiC析出相

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海洋工程用低合金钢中夹杂物诱发局部腐蚀行为的机理研究

海洋工程用低合金钢中夹杂物诱发局部腐蚀行为的机理研究

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作者：韦文追武汉科技大学

学位级别：硕士

低合金钢因其优异的力学性能以及良好的焊接性能而广泛应用于海洋工程建设。本文以不同脱氧方式（Al脱氧和Zr-Ti复合脱氧）和添加不同合金元素(铌（Nb）和稀土（RE）)的低合金钢为研究对象,结合第一性原理计算和多种分析仪器,如扫描电... 详细信息

低合金钢因其优异的力学性能以及良好的焊接性能而广泛应用于海洋工程建设。本文以不同脱氧方式（Al脱氧和Zr-Ti复合脱氧）和添加不同合金元素(铌（Nb）和稀土（RE）)的低合金钢为研究对象,结合第一性原理计算和多种分析仪器,如扫描电子显微镜/X射线能谱分析（SEM/EDS）、透射电镜（TEM）、扫描振动电极技术（SVET）、共聚焦拉曼显微技术（CRM）、X射线衍射（XRD）和电化学工作站等,研究模拟海洋环境下低合金钢中夹杂物诱发局部腐蚀的行为。主要研究结果如下:低合金钢的显微组织由铁素体和珠光体组成,并且Nb微合金化可以明显细化晶粒。RE微合金化和采用Zr-Ti复合脱氧钢在模拟海洋环境中的腐蚀电流密度更小,表明添加RE元素和采用Zr-Ti复合脱氧可以提高低合金钢的耐腐蚀性。中性盐雾结果显示腐蚀产物对抑制腐蚀速率起着重要的作用,在腐蚀初期,腐蚀产物以γ-FeOOH和Fe3O4为主要成分,而腐蚀后期则以α-FeOOH为主。Nb微合金化对于夹杂物的形成无明显影响,而脱氧元素主要参与Nb微合金钢中夹杂物的形成。Al脱氧Nb微合金中主要形成多边形的硬质Al2O3夹杂物,而Zr-Ti复合脱氧Nb微合金钢中夹杂物主要成分为（Al,Ti,Zr）-Ox。与基体相比,（Al,Ti,Zr）-Ox和Al2O3的稳定性更高,局部腐蚀起源于夹杂物和基体交界处的基体上,导致基体溶解形成微缝隙。基体的溶解使得Cl-等腐蚀性离子在微缝隙内富集,引发自催化酸化效应,进而加速局部腐蚀的发展。RE微合金化可以明显细化球化夹杂物,并对夹杂物的成分进行改性。Al脱氧RE微合金钢中主要形成细小球状夹杂物,由REAlO?3和RE?2O?2S两部分复合而成,Zr-Ti复合脱氧RE微合金钢中主要形成两种类型的夹杂物:RExZryOz-RE2O2S和RExZryOz-RE2O2S-TiN。腐蚀起源于夹杂物中RE?2O?2S部分的溶解,使得点蚀坑的pH值降低,进而导致REAlO?3和RExZryOz部分发生溶解。TiN在腐蚀性环境中比较稳定,不易发生溶解,最终从基体脱落。夹杂物完全溶解/脱落后,钢表面形成稳定的点蚀坑,局部腐蚀扩散速率降低。原位SVET的结果证明了夹杂物的溶解诱导了点蚀的电化学活性,腐蚀初期的阳极电流密度明显上升。随着夹杂物的完全溶解,阳极电流密度明显下降,意味着腐蚀速率的降低。在腐蚀后期,腐蚀产物的生成对抑制局部腐蚀的发展起着重要的作用。拉曼结果显示阴极区域的腐蚀产物主要由γ-FeOOH和Fe3O4组成,而阳极区域的腐蚀产物主要由α-Fe2O3,α-Fe OOH和Fe3O4组成。通过第一性原理计算了夹杂物和Fe基体以及Fe3C在不同的低指数晶面的功函数,功函数越高,腐蚀倾向性越小。腐蚀倾向性的结果为:TiN>La2O2S>LaAlO?3>Fe>Fe3C>La2Zr2O7>Al2O3,计算结果显示了与实验结果基本一致的结论。TiN虽然显示高的腐蚀倾向性,但是在模拟海洋环境中表现出较高的稳定性。

关键词：低合金钢海洋环境夹杂物局部腐蚀扫描振动电极技术第一性原理

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刺激响应型智能纳米容器的制备及其在防腐涂层中的应用

刺激响应型智能纳米容器的制备及其在防腐涂层中的应用

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作者：王明东南京理工大学

学位级别：博士

金属腐蚀问题一直是全球迫切需要解决的难题之一,功能化防腐涂层的研究已经成为金属腐蚀与防护领域的研究热点。铬酸盐转化涂层由于其优异的阻隔性能和固有的自修复功能,被广泛用作预处理层保护铝合金。但是,高毒性和致癌作用的六价铬... 详细信息

金属腐蚀问题一直是全球迫切需要解决的难题之一,功能化防腐涂层的研究已经成为金属腐蚀与防护领域的研究热点。铬酸盐转化涂层由于其优异的阻隔性能和固有的自修复功能,被广泛用作预处理层保护铝合金。但是,高毒性和致癌作用的六价铬偏离环境可持续发展的概念。从目前研究成果来看,智能防腐涂层最有希望取代铬酸盐转化涂层。本论文设计和制备了 pH刺激-响应纳米容器,并将其均匀地引入涂层体系。结果表明智能纳米容器与涂层的结合很大程度上提高了涂层的防腐性能,并使涂层具备一定的自修复功能。1.设计了一种新颖的超分子开关,可以实现多级pH控制释放和重复装载。负载缓蚀剂苯并三氮唑分子(BTA)的介孔二氧化硅微球(MSNs)配备有包含1,6-己二胺(HDA)和1,6-双(吡啶环)己烷(BPH)两个识别位点和CB[6]大环的双稳态[2]准轮烷。智能纳米容器的组装过程通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、固体核磁(SSNMR)、X射线光电子能谱(XPS)、热重分析(TG)、X射线衍射(XRD)和氮气吸附-脱附等温曲线进行表征。智能纳米容器在中性溶液中对BTA的释放量可以忽略不计,在碱性溶液中则大量释放。碱性越强,释放速率越快。调节溶液pH至酸性并辅以加热时,由于CB[6]移动,堵塞介孔孔道,智能纳米容器停止释放BTA。CB[6]可在承轴上往复运动,使智能纳米容器具备再装填能力,无疑扩大了其应用领域。2.首次展示如何组装机械化空心氧化锆纳米球(MHZNs),由作为纳米支架的中空介孔氧化锆纳米球(HMZNs)和安装在HMZNs的外表面的超分子开关组成。HMZNs替代常规介孔二氧化硅纳米支架的显著优点是HMZNs可以承受热碱性反应环境,这为功能化提供了一种新的思路,通过简单可行的装配程序实现了酸碱响应的控释功能。在中性溶液中,葫芦脲[7](CB[7])大环与双(2-氨基乙基)缩酮(PBAEK)形成络合物,构成[2]准轮烷作为超分子开关,阻塞介孔孔道阻止分子泄露。当溶液pH值调节到碱性范围时,由于离子-偶极相互作用的显着降低,作为盖子的CB[7]大环与PBAEK承轴解离,从而打开开关。在酸性条件下,由于缩酮基团的裂解,PBAEK承轴被破坏,导致超分子开关崩溃并随后释放封装的分子。具有酸碱响应控释特性的MHZNs有望应用于诸多领域。3.采用溶胶-凝胶保护法成功合成了具有中空核壳结构的中空介孔氧化锆纳米微球(HMZSs),并将其用作智能纳米容器的支架。L-肌肽(L-CAR)被证明是用于保护碳钢的绿色、高效和混合型缓蚀剂。重要的是,L-CAR分子的净电荷受溶液pH的影响,并与HMZSs的Zeta电位的变化规律相匹配。利用HMZSs与L-CAR之间的静电相互作用受pH影响,将L-CAR与HMZSs直接结合构建的智能纳米容器可以实现酸/碱响应控释。L-CAR负载HMZSs智能纳米容器被纳入水性环氧树脂涂层组装智能防腐涂料(IACs)。采用电化学阻抗谱(EIS)和扫描振动电极技术(SVET)对碳钢表面IACs的抗腐蚀性能进行了系统评价。与纯环氧树脂涂层相比,IAC具有更优异的耐腐蚀能力。通过监测人造划痕周围的腐蚀,观察到IACs显示出令人满意的自愈效果,这归功于于智能纳米容器自发地对微阳极区域的局部酸化以及微阴极区域的局部碱化反馈,快速释放L-CAR分子以补偿损坏的涂层。4.通过一步改进的Stober法合成了具有缓蚀剂,1-十六烷基-3-甲基咪挫鎓(HMID)和特殊的酸/碱双刺激促进释放性能的二氧化硅-咪唑啉纳米复合材料(SiO2-IMI)。Si02-IMI均匀分散在疏水Si02溶胶中,在铝合金AA2024表面制备疏水性“主体”-“客体”反馈活性涂层(Si02-IMI@SHSC)。SiO2-IMI作为“客体”组分与“主体”溶胶-凝胶涂层具有良好的相容性。更重要的是,一旦AA2024表面发生局部腐蚀,Si02-IMI可同时响应腐蚀性微阴极区域周围环境pH值的增加和微阳极区域附近pH值的降低,迅速释放HMID,形成致密的分子膜,抑制腐蚀扩散和执行自修复功能。通过扫描振动电极技术(SVET)监测阴极/阳极腐蚀活动的抑制过程。此外,归功于超疏水表面,Si02-IMI@SHSC在0.5 MNaCl溶液中浸泡35天后仍具有保护能力,远优于具有相同涂层厚度的传统溶胶-凝胶涂层。Si02-IMI@SHSC的制备工艺简便,取代非环境友好型的铬酸盐转化涂层的实际应用潜力巨大。

关键词：智能防腐涂层超分子开关介孔二氧化硅微球中空介孔氧化锆纳米球自修复扫描振动电极技术

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金属基超疏水表面的构建及其耐腐蚀性研究

金属基超疏水表面的构建及其耐腐蚀性研究

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作者：妙圆圆中国石油大学(华东)

学位级别：硕士

受海洋贻贝的生物粘附蛋白的启发,多巴胺可以在弱碱性条件下自聚合,在聚合物、金属、玻璃等基体材料上形成聚多巴胺(PDA)涂层。本文,首先利用不同型号砂纸打磨金属(黄铜,316L不锈钢)试样,形成不同等级的粗糙结构;然后多巴胺发生自聚合... 详细信息

受海洋贻贝的生物粘附蛋白的启发,多巴胺可以在弱碱性条件下自聚合,在聚合物、金属、玻璃等基体材料上形成聚多巴胺(PDA)涂层。本文,首先利用不同型号砂纸打磨金属(黄铜,316L不锈钢)试样,形成不同等级的粗糙结构;然后多巴胺发生自聚合在基体金属上形成一层具有强粘附性的聚多巴胺涂层;最后经过氟化处理得到氟化聚多巴胺涂层。成功的在金属(黄铜,316L不锈钢)表面建立一层结合力强、耐腐蚀性好的超疏水涂层。在室温下水的接触角测试结果表明,在适当的粗糙度下,氟化聚多巴胺修饰的金属试样的接触角可以超过150°,具有超疏水的性质。利用X射线光电子能谱(XPS)、傅里叶红外光谱(FTIR-ATR)、冷场发射扫描电镜(SEM)以及能谱仪(EDS)表征和分析氟化聚多巴胺膜的化学成分、结构、微观形貌来研究这种超疏水膜的形成机理。结果发现其反应过程为:首先多巴胺与金属基体发生螯合反应,然后在碱性条件下发生自聚合形成聚多巴胺涂层,最后通过化学反应将低表面能的物质成功链接到聚多巴胺表面。传统电化学技术与微区电化学技术测试结果表明,与空白试样相比,氟化聚多巴胺修饰过的金属试样具有更正的腐蚀电位,更大的极化电阻,在3wt.%NaCl溶液中具有较好的耐腐蚀性。表面的疏水程度会影响表面的极化电阻,疏水性越强,极化电阻越大,耐腐蚀性越好。这种超疏水表面耐腐蚀的主要原因是其表面微米-纳米组合结构形成了一种类似“山丘-山谷”的结构,可以储藏大量的空气。此外,经过低表面能物质修饰的表面会减弱毛细效应。基于以上研究结果,本文通过一种简易的方法在黄铜和316L不锈钢表面上构建出具有结合力强、耐腐蚀性较好的超疏水膜。通过表面表征和分析发现氟化聚多巴胺涂层与金属基体之间是化学键合,具有强的界面结合力。由于其表面的特殊结构,这种膜在3wt.%NaCl溶液中呈现出优良的耐腐蚀性,而且随着疏水程度的增加,其耐腐蚀性更强。本研究为材料保护提供了一种经济高效的方法,并希望为表面和界面工程有关的领域(如材料,生物学和医学)提供参考和借鉴。

关键词：超疏水氟化聚多巴胺扫描振动电极技术金属防腐机理

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6×××系铝合金中第二相Mg2Si的局部腐蚀机理研究

6×××系铝合金中第二相Mg2Si的局部腐蚀机理研究

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作者：李琳琳沈阳工业大学

学位级别：硕士

6×××系铝合金由于易加工成型,且具有密度低、铸造性能优良,耐蚀性能较强等优点,在航天、轨道交通等领域得到了广泛的应用。但是在提高合金综合性能的同时,由于加入的合金元素溶解度较低,容易在合金中形成第二相,例如Mg2... 详细信息

6×××系铝合金由于易加工成型,且具有密度低、铸造性能优良,耐蚀性能较强等优点,在航天、轨道交通等领域得到了广泛的应用。但是在提高合金综合性能的同时,由于加入的合金元素溶解度较低,容易在合金中形成第二相,例如Mg2Si,这些第二相和基体的电化学性质不同,容易和周围基体发生电偶腐蚀,大大降低了材料的服役寿命。因此针对这一问题,本文对6×××系铝合金中第二相Mg2Si的局部腐蚀机理进行了研究。本文采用扫描振动电极技术（SVET）对耦合的纯铝/Mg2Si（大块）合金在不同pH、0.01 M NaCl溶液中的电偶腐蚀行为进行了探究,同时结合电化学测试、X射线光电子能谱（XPS）以及X射线能谱分析（EDX）分别对大块Mg2Si腐蚀过程中涉及的电化学信息,所形成产物膜的组成、表面元素分布及其沿腐蚀深度方向的分布进行了分析。SVET测试表明,在酸性和近中性条件下,大块Mg2Si在腐蚀的初期相对纯铝作为阳极,随着反应的进行,纯铝逐渐转化为阳极。碱性条件下Mg2Si则相对于纯铝一直作为阴极。将耦合和未耦合的Mg2Si表面的平均阳极电流密度进行比较,结果显示在酸性和近中性条件下,纯Al对耦合Mg2Si的阳极溶解有促进作用。动电位极化和电化学阻抗测试结果均表明Mg2Si在酸性条件下发生了活性溶解,其腐蚀速率随着溶液pH的增加而逐渐降低。EDX分析表明正是由于酸性和近中性条件下Mg2Si中的Mg会发生选择性溶解,从而引起Si在表面富集,使得纯铝在腐蚀后期表面发生局部腐蚀。XPS分析发现,酸性溶液浸泡后的产物膜外层主要为Mg的二价化合物和SiO2,中间层仍以Mg的二价化合物为主,同时存在MgO和SiO2。内层则以金属态的Mg和单质Si为主,含有少量MgO和SiO2。近中性条件下,产物膜外层主要为Mg（OH）2、MgO和少量MgCO3、MgCl2,中间层为MgO、Mg（OH）2和Si的氧化物,内层以金属态的Mg、单质Si为主,同时含有少量MgO以及SiO2。碱性溶液中产物膜外层主要为Mg（OH）2和MgO,中间层主要为MgO、单质Si以及少量SiO2、Mg（OH）2,内层以MgO和单质Si为主,含有少量SiO2。采用灵敏度因子法进行定量分析同样证明了Mg2Si在酸性溶液中会发生Mg的选择性溶解,而在碱性溶液中Mg不溶解。

关键词：铝合金 Mg2Si 去合金化电偶腐蚀扫描振动电极技术

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微区电化学分析技术在管道腐蚀研究中的应用进展

微区电化学分析技术在管道腐蚀研究中的应用进展

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第九届全国压力容器学术会议

作者：封辉丁皓中国石油集团石油管工程技术研究院石油管材及装备材料服役行为与结构安全国家重点实验室

管道腐蚀问题一直是油气输送管道安全运行的重大隐患,有关油气输送管道的腐蚀行为及机理已有诸多报道。近年来,微区电化学分析技术已经逐渐成为金属腐蚀领域的重要研究手段,本文主要介绍局部电化学阻抗谱和扫描振动电极两种微区分析技... 详细信息

管道腐蚀问题一直是油气输送管道安全运行的重大隐患,有关油气输送管道的腐蚀行为及机理已有诸多报道。近年来,微区电化学分析技术已经逐渐成为金属腐蚀领域的重要研究手段,本文主要介绍局部电化学阻抗谱和扫描振动电极两种微区分析技术的基本原理,并着重阐述其在油气输送管道腐蚀研究领域的应用进展。

关键词：管道腐蚀局部电化学阻抗谱扫描振动电极技术电化学分析

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