基于分子动力学模拟的钨合金电解腐蚀特性研究

作     者：胥江 

作者单位：西安工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：贾建利;李军杰

授予年度：2024年

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：W6Mo5Cr4V2钨合金 电解腐蚀 循环伏安法 分子动力学 

摘      要：W6Mo5Cr4V2钨合金广泛应用于多个工业领域,其优良的材料特性给传统加工技术带来了极大的挑战。电解腐蚀技术不惧材料的强度和硬度,同时具有表面无残余应力、表面质量好等优点,对W6Mo5Cr4V2钨合金材料去除加工具有显著的优势。 本文主要从电解液配方研制、微观电解腐蚀过程的仿真、电解腐蚀试验等方面进行研究,探究了W6Mo5Cr4V2钨合金在电解腐蚀过程中的腐蚀特性规律,具体研究内容如下: （1）为了获得W6Mo5Cr4V2钨合金的电解液配方,采用循环伏安法得出四种单一电解液,三种复合电解液中的极化特性曲线;以分解电压低、钝化区范围小和超钝化区电流密度高为评价指标,得出两种电解液配方;通过电解反应原理优选出8%Na OH+5%Na NO3复合电解液为最适合的电解液配方。 （2）为了获得W6Mo5Cr4V2钨合金电解腐蚀最适合的工艺参数,建立分子动力学的数学模型,采用分子动力学仿真软件对优选所得的10%Na Cl电解液和8%Na OH+5%Na NO3电解液进行多物理场仿真模拟分析研究。结果表明:当电解液温度不变,电压上升时,电解腐蚀速率逐步增大;当电压不变时,随电解液温度的上升,电解腐蚀速率呈现先上升后下降的趋势;10%Na Cl电解液中电压14 V、电解液温度35℃时腐蚀速率最高;8%Na OH+5%Na NO3电解液中电压12 V、电解液温度35℃时腐蚀速率最高,得到了两组电解液电解腐蚀最适合的工艺参数。 （3）为了获得W6Mo5Cr4V2钨合金电解腐蚀的最适电解液配方与最优工艺参数的组合,设计了一套装置进行电解腐蚀试验,采用SEM、EDS、白光干涉仪对试验前后试件表面特性进行检测。结果表明:试验结果与仿真结果的变化趋势一致,对比曲线之间的最大误差为16.3%,仿真数据可靠性好;8%Na OH+5%Na NO3电解液配方,采用电压12 V、电解液温度35℃的工艺参数既可保证较高的电解腐蚀速率也可保证较好的表面质量。本论文基于分子动力学仿真分析,探究了W6Mo5Cr4V2钨合金微观层面电解腐蚀特性规律,揭示了电压与电解液温度对钨合金微观电解腐蚀速率的影响机理,为同类难加工材料电解腐蚀特性研究提供工艺技术参考,为推动行业技术进步起到了显著的推动作用。