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钨铝合金阳极氧化膜的制备及其腐蚀行为研究

钨铝合金阳极氧化膜的制备及其腐蚀行为研究

作者：吴茂永中国海洋大学

学位级别：硕士

铝及铝合金具有很多优点，其密度小、比强度高、耐蚀性较好、易加工成型，在工业生产、交通运输、航空航天等许多领域都有很大的应用。本文所研究的钨铝合金，这是一种新型结构材料，性能优异，具有耐高温、高硬度、高耐磨、高强度的特... 详细信息

铝及铝合金具有很多优点，其密度小、比强度高、耐蚀性较好、易加工成型，在工业生产、交通运输、航空航天等许多领域都有很大的应用。本文所研究的钨铝合金，这是一种新型结构材料，性能优异，具有耐高温、高硬度、高耐磨、高强度的特点，其应用前景十分可观，有望成为新一代航空航天材料和海洋船舶结构材料。如果想要将这种性能优良的结构材料广泛应用在船舶工业以及海上作业平台上，我们必须先要测试其在海水中的腐蚀行为，了解其耐蚀性，并采取相应的措施来提高其耐蚀性，以降低甚至避免因海水腐蚀所带来的损害。但是目前国内外对钨铝合金在海水中的腐蚀行为的研究还基本处于空白阶段。因此，在实验室条件下，我们对钨铝合金表面进行阳极氧化处理，并后续进行干燥处理，然后进行电化学极化测试、盐雾试验、SEM测试，研究经阳极氧化处理的钨铝合金的耐蚀性，希望可以对钨铝合金在海洋环境中的开发应用有参考价值。论文共分为两大部分。论文第一部分通过阳极氧化方法在钨铝合金表面制备阳极氧化膜，对阳极氧化的工艺参数进行优化，并进行极化曲线测试以及利用失重试验测试其耐蚀性，得到最佳阳极氧化工艺条件为30mA/cm2、70min。论文第二部分是将经过阳极氧化的钨铝合金进行干燥处理，制备多孔疏水膜，干燥处理现在已经被证明是导致多孔阳极氧化膜疏水性的主要原因，本实验主要在150℃条件下改变干燥处理的时间，对所得到的氧化膜进行水接触角测试，通过极化曲线测试、盐雾试验对氧化膜的耐蚀性进行研究，并通过SEM测试对氧化膜的表面形貌进行表征。经阳极氧化和干燥处理我们可以在铝合金表面得到低润湿性表面，其中经干燥处理18h的样品具有更大的水接触角。从SEM测试可知，低润湿性表面具有相对规则的多孔形态。根据动电位极化曲线测试以及盐雾试验后的样品表面形态可知，具有高水接触角的阳极氧化膜样品比具有低水接触角的样品在NaCl溶液中表现出更好的耐腐蚀性。阳极氧化膜的水接触角增大是阻碍腐蚀反应进行的主要原因。

关键词：钨铝合金阳极氧化膜极化曲线干燥处理低润湿性

钨铝合金在NaCI溶液中的电化学腐蚀行为研究

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钨铝合金在NaCI溶液中的电化学腐蚀行为研究

作者：田继强中国海洋大学

学位级别：硕士

铝及铝合金具有密度低、比强度高、耐蚀性较好、易加工成型等很多优点，在交通、工业、农业、医学等各个领域都有非常广泛的应用。本文所研究的材料为一种新型结构材料—钨铝合金，它是非常有发展前景的特种耐高温、高硬度、高耐磨、高... 详细信息

铝及铝合金具有密度低、比强度高、耐蚀性较好、易加工成型等很多优点，在交通、工业、农业、医学等各个领域都有非常广泛的应用。本文所研究的材料为一种新型结构材料—钨铝合金，它是非常有发展前景的特种耐高温、高硬度、高耐磨、高强度轻质合金材料，有望成为新一代合金装甲材料和航空航天发动机结构材料。作为这样一种具有优良特性的新型结构材料，未来有希望广泛地应用于海洋开发中。而若想要使该种材料在复杂的海洋环境中服役，首先需要了解其在海水中的腐蚀行为，以避免或者降低因腐蚀带来的危害。在此之前未见有关该种合金在海水或者模拟海水中腐蚀方面的报道。因此，我们在实验室条件下，采用失重法以及电化学极化测试、电化学阻抗图谱、电化学噪声图谱等电化学手段研究了钨铝合金浸泡在不同NaCl溶液中的电化学腐蚀行为，并以2024铝合金及工业纯铝作为对比，以期对该种钨铝合金日后在海洋开发应用中提供一定的参考。论文共分为四大部分。论文第一部分通过传统的失重法测试了钨铝合金在3.5%NaCl溶液（pH=7，t=25°C±3°C）中的腐蚀速率,得到其腐蚀速率大小为0.077mm/a，分析得知其耐腐蚀性良好。文章第二部分采用电化学手段通过单因素控制变量法，并引进了2024铝合金、工业纯铝作为对比，使用动态极化曲线测量方法和电化学阻抗图谱测量方法研究了在不同温度(0°C、25°C、40°C、60°C)、不同盐度(2%wt.、3.5%wt.、5%wt.、6%wt.)、pH值(pH=3、5、7、9、11)的NaCl溶液中的浸泡初期的腐蚀行为。得到如下结论：在不同盐度下，腐蚀过程是相似的，表现为金属阳极的活性溶解，自腐蚀电位随盐度增加正移，自腐蚀电流密度随盐度增加而增大。电化学阻抗图谱中，只存在一个电容抗，极化电阻随盐度增加减小。在不同温度下，腐蚀过程为铝阳极的溶解，随着温度升高自腐蚀电流增大，腐蚀加快。在强酸溶液中，出现明显感抗弧，表明不稳定点蚀形成;在碱性溶液中出现钝化区;酸性越强，腐蚀速率越快;碱性越强，腐蚀速率越快;碱性溶液中的电化学行为表现为两个容抗弧。与2024铝合金、工业纯铝相比，钨铝合金的耐腐蚀性能一般，只有在碱性条件下优于另外两种材料。文章的第三部分是通过电化学阻抗图谱、电化学噪声谱的测量对钨铝合金浸泡不同时间的腐蚀过程的观测研究。浸泡初期，钨铝合金的主要腐蚀形态为点蚀，极化电阻随浸泡时间的延长而减小，电感弧也呈现缩小的趋势;噪声图谱中白噪声水平出现升降反复的特征，点蚀程度随着浸泡时间的延长出现由强变弱的趋势。在空气中铝合金易行成氧化膜，但这种氧化膜稀疏多孔，起到保护作用非常小。阳极氧化后可以得到优质的氧化膜，因此文章的最后探索了阳极氧化法制备钨铝合金氧化膜，优化了阳极氧化的工艺参数，确定了较优的条件为20mA/cm2、70min，并在此基础上初步研究了热水封闭对氧化膜耐腐蚀性能的影响，得知封闭一定时间可以很好地增加氧化膜的耐腐蚀性能。

关键词：钨铝合金 NaCl溶液腐蚀电化学氧化膜封闭

钨铝合金在3.5% NaCl溶液中的腐蚀行为研究

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化学工程与装备 2013年第8期 60-63页

作者：田继强曹立新高荣杰苏革柳伟中国海洋大学

本文采用电化学手段,通过阻抗测试和电化学噪声测量研究了钨铝合金在质量分数为3.5%的NaCl溶液中浸泡初期的腐蚀行为。实验结果表明:钨铝合金在浸泡初期腐蚀形态为点蚀,主要原因为氯离子的侵蚀;点蚀经历诱导期后稳定形成,腐蚀产物堆积... 详细信息

本文采用电化学手段,通过阻抗测试和电化学噪声测量研究了钨铝合金在质量分数为3.5%的NaCl溶液中浸泡初期的腐蚀行为。实验结果表明:钨铝合金在浸泡初期腐蚀形态为点蚀,主要原因为氯离子的侵蚀;点蚀经历诱导期后稳定形成,腐蚀产物堆积对基体形成保护,点蚀程度由强变弱。

关键词：钨铝合金 NaCl溶液腐蚀阻抗图谱电化学噪声

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原子吸收光谱法测定钨铝合金中的低量钾

稀有金属材料与工程 1984年第5期 36-38页

作者：张国瑞徐锦文宝鸡稀有金属加工研究所

碱金属元素的测定多采用火焰光度或原子吸收法。本文对原子吸收法直接测定钨铝合金中低含量钾进行了研究。采用过氧化氢溶解样品,在氨性介质中,用空气—乙炔火焰直接进行测定。测定范围0.002～0.02%,方法误差<5%。

关键词：原子吸收光谱法过氧化氢原子吸收分光光度法双氧水过氧化物原子吸收法钨铝合金基体干扰氨性介质

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铝钨粉末合金挤压成形与本构模型的建立

塑性工程学报 2015年第2期22卷 111-116页

作者：薛勇张治民张福祥刘翠侠中北大学材料科学与工程学院太原030051

通过机械合金化方式将一定比例铝粉和钨粉合成一种性能优异的超固溶体铝钨合金粉末。通过研究铝钨粉末合金的冷压、热压制坯成形工艺，确定了主要挤压工艺参数，挤压件的致密度可达到99％左右；利用Gleeble‐1500热模拟机测试该合金在... 详细信息

通过机械合金化方式将一定比例铝粉和钨粉合成一种性能优异的超固溶体铝钨合金粉末。通过研究铝钨粉末合金的冷压、热压制坯成形工艺，确定了主要挤压工艺参数，挤压件的致密度可达到99％左右；利用Gleeble‐1500热模拟机测试该合金在变形温度450℃～540℃、应变速率10－3 s－1～1s－1条件下的流变力学行为；采用Fields‐Backofen本构模型对该材料应力应变曲线进行拟合。并引入“软化因子”描述变形温度、应变速率和应变对流变应力的影响，进一步完善流变应力本构模型。

关键词：钨铝合金热变形本构方程软化因子

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B/WAl和(Wf+B)/Al复合材料的制备及力学性能研究

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B/WAl和(Wf+B)/Al复合材料的制备及力学性能研究

作者：张泉哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

核能作为一种安全、高效的清洁能源,在放射医疗、核工业、核武器等领域得到了广泛的应用,成为最有发展前景的未来能源。但在核能的广泛应用中,必然会带来核辐射的危害问题。因此,开发高效稳定的核屏蔽材料尤为重要。本文制备了B/WAl和(W... 详细信息

核能作为一种安全、高效的清洁能源,在放射医疗、核工业、核武器等领域得到了广泛的应用,成为最有发展前景的未来能源。但在核能的广泛应用中,必然会带来核辐射的危害问题。因此,开发高效稳定的核屏蔽材料尤为重要。本文制备了B/WAl和(W+B)/6061Al两种复合材料。首先利用机械合金化对钨铝合金粉末的制备工艺进行优化,确定了最佳工艺参数,在此基础上以钨铝合金为基体,无定形硼颗粒为增强体制备了B/WAl复合材料,并表征了该复合材料的微观组织和力学性能。采用短切钨纤维和无定形硼颗粒为增强体制备了(W+B)/6061Al复合材料,表征了该复合材料的微观组织和力学性能。在钨铝合金粉末的制备中,以WAl为研究对象,探究了表面活性剂种类、表面活性剂含量以及钨颗粒粒径对钨铝合金粉体机械合金化过程的影响,发现添加1ml OP-10表面活性剂,使用3μm钨粉球磨65h时能够完全机械合金化,且所得混合粉末的晶粒尺寸和点阵常数更小,为最优工艺参数。利用SPS烧结工艺制备了B/WAl复合材料,研究了1000、1100℃烧结复合材料的力学性能和微观组织,并观察了1300℃烧结复合材料的微观组织。结果表明,1000、1100和1300℃烧结材料的密度分别为8.01、9.09和13.68g/cm,当烧结温度从1000℃提高到1100℃时,复合材料的弯曲强度、压缩强度和弹性模量均得到提高。1000、1100和1300℃烧结复合材料中均存在着大孔洞和微小的气孔,1300℃烧结材料中的Al元素大量析出偏聚。利用SPS烧结工艺制备了(W+B)/6061Al复合材料,发现复合材料在不同保温时间和烧结温度下均已足够致密,随着烧结温度的提高和保温时间的延长,材料拉伸强度和弯曲强度均降低,其中570℃烧结温度下保温10min时,材料的强度最高。钨纤维在基体中分布均匀且与基体紧密结合,不存在明显的孔洞和界面反应层。研究了钨纤维直径、体积分数以及固溶时效对(W+B)/6061Al复合材料力学性能的影响,发现随钨纤维直径增大,复合材料强度和延伸率均降低,但强度变化很小。随体积分数的提高,复合材料的强度提高、延伸率降低而弹性模量先增加后趋于稳定。经过T6处理之后,复合材料的延伸率降低,10vol.%和20vol.%钨纤维增强复合材料的拉伸强度显著提高,30vol.%复合材料的拉伸强度降低。材料存在界面脱粘和延性变形等能量耗散机制。

关键词：核屏蔽钨铝合金机械合金化纤维增强力学性能