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铝合金表面电偶腐蚀与电子功函数的关系

物理化学学报 2014年第3期30卷 551-558页

作者：王健王绍青中国科学院沈阳金属研究所沈阳材料科学国家(联合)实验室沈阳110016 中国科学技术大学化学与材料科学学院合肥230026 辽宁科技大学理学院辽宁鞍山114051

铝合金中经常会引入一些第二相来改善其性能,第二相由于和铝基体的电位差不同,将会对铝合金的局部腐蚀产生重大的影响.为了揭示铝合金腐蚀的物理本质,本文利用基于密度泛函理论第一性原理的计算方法,详细计算了铝合金中一些主要第二相(A... 详细信息

铝合金中经常会引入一些第二相来改善其性能,第二相由于和铝基体的电位差不同,将会对铝合金的局部腐蚀产生重大的影响.为了揭示铝合金腐蚀的物理本质,本文利用基于密度泛函理论第一性原理的计算方法,详细计算了铝合金中一些主要第二相(Al_2Cu、Al_3Ti和Al_7Cu_2Fe)的多种晶面的电子功函数,分析了电子从各个晶面逸出的难易,求得了第二相与Al基体的本征电势差,我们发现不同的晶面暴露在合金最外层,会显著地影响本征电势差;即便是同一晶面,暴露在最外层的原子种类和构型不同,对腐蚀的影响也不一样.从电子的层面解释了电偶腐蚀发生的原因.

关键词：铝合金第二相电子功函数电偶腐蚀第一性原理

工业海洋大气环境下阳极氧化6061铝合金的电偶腐蚀行为

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工程科学学报 2018年第7期40卷 833-841页

作者：王沙沙杨浪肖葵黄运华李晓刚北京科技大学腐蚀与防护中心北京100083 腐蚀与防护教育部重点实验室北京100083

在青岛典型的工业海洋大气环境下,进行硼硫酸阳极氧化6061铝合金与不同表面状态的30CrMnSiNi2A结构钢偶接件的户外大气暴露试验,通过电化学测试、腐蚀产物分析、力学性能检测、断口分析等,研究了偶接件中阳极氧化6061铝合金的腐蚀规律... 详细信息

在青岛典型的工业海洋大气环境下,进行硼硫酸阳极氧化6061铝合金与不同表面状态的30CrMnSiNi2A结构钢偶接件的户外大气暴露试验,通过电化学测试、腐蚀产物分析、力学性能检测、断口分析等,研究了偶接件中阳极氧化6061铝合金的腐蚀规律与机理.结果表明：经1 a户外大气暴露试验后,与镀镉钛结构钢偶接的6061阳极氧化铝合金力学性能最优,其强度σb和延伸率δ分别比原始试样下降6.45%和4.39%,远优于与结构钢裸材偶接的阳极氧化6061铝合金试样（分别下降10%和62.28%）,略优于未偶接试样（分别下降6.77%和10.74%）.沿晶腐蚀和表面点蚀是导致阳极氧化6061铝合金力学性能下降的主要原因,最严重的沿晶腐蚀裂纹深度达150μm.青岛大气中的硫化物不仅会侵蚀试样表面形成硫酸铝,还会浸入到晶界促进沿晶腐蚀.

关键词：阳极氧化6061铝合金电偶腐蚀工业海洋大气环境力学性能沿晶腐蚀

CF8611/AC531复合材料的电化学特性及其与7B04-T74铝合金的电偶腐蚀仿真

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材料导报 2018年第16期32卷 2889-2896页

作者：陈跃良王安东卞贵学张勇海军航空大学青岛校区青岛266041

本工作设计了CF8611/AC531复合材料的正面(FS)试件和侧面(SS)试件及其在3.5%NaCl+12.5%Cu2SO4电解液中的极化试验。借助电化学工作站、扫描电镜和能谱仪等设备,测量了CF8611/AC531复合材料、7B04-T74铝合金在不同环境条件下的极化曲线... 详细信息

本工作设计了CF8611/AC531复合材料的正面(FS)试件和侧面(SS)试件及其在3.5%NaCl+12.5%Cu2SO4电解液中的极化试验。借助电化学工作站、扫描电镜和能谱仪等设备,测量了CF8611/AC531复合材料、7B04-T74铝合金在不同环境条件下的极化曲线及二者的电偶腐蚀参量,观察了极化前后CF8611/AC531复合材料、电偶腐蚀后7B04-T74铝合金的微观形貌,分析了FS试件在含Cu^(2+)电解液中极化后表面的物质成分。基于稳态腐蚀场和参数化扫描技术,使用Comsol软件建立了在磨损状态下CF8611/AC531复合材料与7B04-T74铝合金的电偶腐蚀动态模型。结果表明:CF8611/AC531复合材料性能稳定,但原始加工表面存在碳纤维裸露缺陷;阴极反应速率与碳纤维裸露面积密切相关,根据试验结果划分了复合材料表面的活性阴极区和惰性阴极区;在电偶腐蚀中,7B04-T74铝合金的主要腐蚀形式为点蚀,未见复合材料失效;建立的电偶腐蚀模型有效、可用,总电偶电流与碳纤维裸露面积呈正线性相关,关系式为Ig=(2.794 1S+62.994)×10^(-7) A;当SFS∶SSS=5.53∶1时,FS试件和SS试件对7B04-T74铝合金试件的电偶效应相同。

关键词：复合材料电化学铝合金电偶腐蚀仿真

核电汽轮机转子堆焊焊接接头的电偶腐蚀行为及有限元仿真

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焊接学报 2021年第8期42卷 33-39,I0003页

作者：黄毓晖张建辉胡语林孙雯暄徐宇斌汪毅豪华东理工大学承压系统与安全教育部重点实验室上海200237

采用宏观电化学试验和浸泡试验研究25Cr2Ni2MoV汽轮机转子堆焊焊接接头在80℃,3.5%Cl−环境下的电偶腐蚀行为.电化学试验结果表明,焊缝为腐蚀薄弱区,腐蚀电位从高到低依次为热影响区、母材、焊缝.浸泡试验结果表明,随着母材面积的增大,... 详细信息

采用宏观电化学试验和浸泡试验研究25Cr2Ni2MoV汽轮机转子堆焊焊接接头在80℃,3.5%Cl−环境下的电偶腐蚀行为.电化学试验结果表明,焊缝为腐蚀薄弱区,腐蚀电位从高到低依次为热影响区、母材、焊缝.浸泡试验结果表明,随着母材面积的增大,焊缝平均腐蚀厚度逐渐加深.进一步利用宏观电化学测试所获的电化学参量建立焊接接头电偶腐蚀有限元模型对比浸泡试验结果.结果表明,有限元仿真结果能有效模拟堆焊焊接接头的电偶腐蚀行为,为实际生产提供电偶腐蚀速率预测.创新点:(1)堆焊焊接接头的化学成分及微观结构差异导致了材料的电化学性能差异.(2)随着阴阳面积比的增大,阴极和阳极的腐蚀深度均加深,但阳极的增大程度远大于阴极.(3)利用宏观电化学测试所获的电化学参量建立焊接接头电偶腐蚀有限元模型,能有效预测堆焊焊接接头的电偶腐蚀行为.

关键词：焊接接头电偶腐蚀有限元仿真浸泡试验

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钕对镁合金电偶腐蚀电流密度及分布的影响

湖南大学学报（自然科学版） 2012年第4期39卷 59-63页

作者：宋雨来刘耀辉朱先勇吉林大学材料科学与工程学院吉林长春130022 教育部汽车材料重点实验室吉林长春130022

气体保护条件下,通过向镁合金熔体中加入Mg-Nd中间合金的方法制备出不同稀土Nd含量的改性镁合金Mg-9Al-1Zn-xNd(AZ91Nd).采用电偶腐蚀、腐蚀电化学、X射线光电子谱(XPS)等方法研究了AZ91Nd镁合金在电偶腐蚀过程中的电流密度和分布的变... 详细信息

气体保护条件下,通过向镁合金熔体中加入Mg-Nd中间合金的方法制备出不同稀土Nd含量的改性镁合金Mg-9Al-1Zn-xNd(AZ91Nd).采用电偶腐蚀、腐蚀电化学、X射线光电子谱(XPS)等方法研究了AZ91Nd镁合金在电偶腐蚀过程中的电流密度和分布的变化规律.电化学分析表明,在腐蚀过程中,镁合金腐蚀产物膜中含有一定量的Nd2O3,提高了AZ91Nd镁合金的自腐蚀电位和极化阻抗.腐蚀实验表明,Nd能够降低镁合金电偶腐蚀电流密度,促进电偶腐蚀电流在阳极表面均匀分布,抑制了局部腐蚀,提高了镁合金的抗电偶腐蚀性能.AZ91Nd耐蚀性提高的主要原因在于:Nd2O3提高了腐蚀产物膜的致密性导致合金的腐蚀电位和极化阻抗增加.

关键词：镁合金钕电偶腐蚀电化学阻抗

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缓蚀剂对电偶腐蚀的抑制作用

北京化工大学学报（自然科学版） 2006年第5期33卷 50-52页

作者：陆原刘鹤霞赵景茂北京化工大学材料科学与工程学院北京100029

通过测量N80和13Cr钢电偶电流,比较了几种缓蚀剂对电偶腐蚀的抑制效果,研究了缓蚀剂与硫脲之间的协同作用,并采用动电位扫描法对缓蚀剂BHD-Z的性能进行了研究。结果表明,添加少量的硫脲就能显著提高缓蚀剂BHD-Z的缓蚀效果。当硫脲添加量... 详细信息

通过测量N80和13Cr钢电偶电流,比较了几种缓蚀剂对电偶腐蚀的抑制效果,研究了缓蚀剂与硫脲之间的协同作用,并采用动电位扫描法对缓蚀剂BHD-Z的性能进行了研究。结果表明,添加少量的硫脲就能显著提高缓蚀剂BHD-Z的缓蚀效果。当硫脲添加量为4%时,对电偶腐蚀的抑制效果最佳。缓蚀剂BHD-Z主要抑制了腐蚀的阳极过程,属于一种阳极抑制型缓蚀剂。

关键词：电偶腐蚀缓蚀剂硫脲协同效应

模拟沿海大气环境下铝合金搭接件电偶腐蚀行为研究

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材料导报 2016年第10期30卷 152-155页

作者：张勇陈跃良王晨光海军航空工程学院青岛校区青岛266041 海军航空工程学院研究生管理大队烟台264001

铝合金搭接结构材料2A12与螺栓材料ML30CrMnSiA因存在电位差,在沿海潮湿的大气环境中服役时会发生电偶腐蚀。采用自制实验装置模拟沿海大气环境,通过电化学极化曲线测试法分别测量铝合金材料和螺栓材料在0.5mm厚液膜下的边界值,运用数... 详细信息

铝合金搭接结构材料2A12与螺栓材料ML30CrMnSiA因存在电位差,在沿海潮湿的大气环境中服役时会发生电偶腐蚀。采用自制实验装置模拟沿海大气环境,通过电化学极化曲线测试法分别测量铝合金材料和螺栓材料在0.5mm厚液膜下的边界值,运用数值仿真软件BEASY对搭接件表面偶合后的电位、电流密度分布及腐蚀速率进行模拟计算。研究结果表明,铝合金板2A12与螺栓搭接后作为偶对阳极电位正移:与螺栓直接接触的位置,阳极极化程度最高,电偶腐蚀速率最大;随与螺栓距离增大,铝合金板的电偶腐蚀速率向两侧递减。

关键词：沿海大气薄液膜极化曲线数值仿真电偶腐蚀

TA15合金微弧氧化陶瓷涂层制备与电偶腐蚀性能

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表面技术 2019年第7期48卷 72-80页

作者：周科王树棋娄霞邹永纯张鹏飞王亚明哈尔滨工业大学特种陶瓷研究所哈尔滨150080 东方汽轮机有限公司四川德阳618000

目的改善TA15合金(Ti6Al2Zr1Mo1V)与异种金属间接触时产生的电偶腐蚀性能。方法采用微弧氧化(Microarc oxidation,MAO)方法在硅酸盐电解液中,于钛合金表面制备TiO2基陶瓷涂层。采用XRD、SEM和EDS等方法,表征涂层的物相成分、组织结构及... 详细信息

目的改善TA15合金(Ti6Al2Zr1Mo1V)与异种金属间接触时产生的电偶腐蚀性能。方法采用微弧氧化(Microarc oxidation,MAO)方法在硅酸盐电解液中,于钛合金表面制备TiO2基陶瓷涂层。采用XRD、SEM和EDS等方法,表征涂层的物相成分、组织结构及元素分布,用极化曲线、电化学阻抗谱和电偶腐蚀等测试涂层的耐腐蚀性能。结果微弧氧化涂层由内外两层组成,内层致密,外层疏松多微孔,且内层与基体的结合呈现凹凸界面,出现“局部过生长”现象。涂层以金红石和锐钛矿TiO2相为主。与基体合金相比,陶瓷涂层的自腐蚀电位提高了0.672V;随氧化时间的延长,涂层厚度增加,内层变得更加致密,涂层的自腐蚀电位提高。涂层内层的阻抗模值,随氧化时间的增加而增大,分别为1.16×10^6Ω·cm^2(10min)、1.2×10^6Ω·cm^2(30min)和3.8×10^6Ω·cm^2(50min)。在3.5%NaCl溶液中进行电偶腐蚀试验15天后,30CrMnSiA钢/TA15合金微弧氧化涂层对偶件的平均电偶腐蚀速度,明显低于30CrMnSiA钢与TA15合金、巴氏合金、铝青铜偶接时的腐蚀速度。结论微弧氧化致密阻挡层具有良好的阻隔特性,降低了电偶腐蚀敏感度,有效缓解了电偶腐蚀的发生。

关键词： TA15合金微弧氧化陶瓷涂层组织结构电偶腐蚀

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不锈钢与船体钢在海水中的电偶腐蚀行为研究

装备环境工程 2022年第5期19卷 126-132页

作者：徐强刘亚鹏胡鹏飞王培张宇张慧霞李相波中国船舶及海洋工程设计研究院上海200011 中船重工第七二五研究所海洋腐蚀与防护重点实验室山东青岛266101 中国石油大学(华东)材料科学与工程学院山东青岛266580

目的研究不锈钢与船体钢在天然海水中的电偶腐蚀行为,为不锈钢的应用提供数据支撑。方法利用电化学设备研究不锈钢与船体钢在天然海水中的自腐蚀和电偶腐蚀行为,并结合质量损失和腐蚀形貌研究阴阳极面积比对电偶腐蚀敏感性的影响。结果... 详细信息

目的研究不锈钢与船体钢在天然海水中的电偶腐蚀行为,为不锈钢的应用提供数据支撑。方法利用电化学设备研究不锈钢与船体钢在天然海水中的自腐蚀和电偶腐蚀行为,并结合质量损失和腐蚀形貌研究阴阳极面积比对电偶腐蚀敏感性的影响。结果2种金属的自腐蚀电位相差600 mV,电偶腐蚀倾向严重。当二者发生电偶腐蚀时,不锈钢作阴极,船体钢作阳极。随着不锈钢与船体钢阴阳极面积比的减小,船体钢的腐蚀速率和平均腐蚀深度减小,不锈钢的腐蚀形貌则不受面积比的影响。结论在实际工程中,可通过增加阳极材料面积的方法来降低电偶腐蚀效应的影响。

关键词：不锈钢船体钢电偶腐蚀腐蚀速率电化学阴阳极面积比