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7B04铝合金-CFRP300在模拟海洋大气环境下的电偶腐蚀行为

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材料工程 2022年第11期50卷 155-164页

作者：宋宇航杨翔宁张泰峰张勇樊伟杰管宇海军航空大学青岛校区山东青岛266041 中国航空工业集团有限公司沈阳飞机设计研究所沈阳110031

为了有效地从腐蚀防护角度为飞机异种金属选材提供指导,针对飞机特定的服役环境,通过有限元仿真和腐蚀实验研究飞机典型搭接结构的腐蚀行为。对铝合金、复合材料及搭接件进行了实验室的周浸实验,然后通过极化曲线测量实验、宏微观形貌... 详细信息

为了有效地从腐蚀防护角度为飞机异种金属选材提供指导,针对飞机特定的服役环境,通过有限元仿真和腐蚀实验研究飞机典型搭接结构的腐蚀行为。对铝合金、复合材料及搭接件进行了实验室的周浸实验,然后通过极化曲线测量实验、宏微观形貌的观察、疲劳测试、XRD等表征手段研究7B04铝合金与CCF300/QY9511复合材料搭接件的电偶腐蚀规律,并以极化曲线测得的电化学参数为边界条件,建立了搭接件的腐蚀仿真模型。结果表明,在周浸实验0周期和10周期后,铝合金的自腐蚀电位和自腐蚀电流密度分别为-802 mV和2.357×10^(-7)A/cm^(2),-872 mV和1.477×10^(-6)A/cm^(2),复合材料则分别为-240 mV和6.217×10^(-7)A/cm^(2),-98 mV和2.286×10^(-7)A/cm^(2),随着腐蚀周期的延长7B04铝合金材料呈现自腐蚀速率加快、自腐蚀电位负移的变化趋势,而复合材料呈现自腐蚀电位正移、自腐蚀速率缓慢增大的变化趋势;搭接件腐蚀产物逐渐增多,腐蚀程度越来越严重;疲劳寿命随着腐蚀周期的延长而降低;随着腐蚀周期延长,腐蚀坑深度逐渐增大;腐蚀的产物包括Al(OH)_(3),Al_(2)O_(3),AlCl_(3);搭接件仿真结果与加速腐蚀实验后的结果具有良好的一致性。该研究给出了飞机典型搭接结构的易腐蚀部位,揭示了电偶腐蚀规律,为飞机结构的腐蚀防护指明了方向。

关键词：电偶腐蚀仿真极化曲线 CCF300/QY9511 XRD 疲劳

面积比对Al 6061-SS 304电偶腐蚀行为的影响

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稀有金属材料与工程 2022年第8期51卷 3103-3109页

作者：祝慧鑫黄智勇金国锋高敏娜刘德俊火箭军工程大学导弹工程学院陕西西安710000

对30%硝酸环境中的Al 6061-SS 304电偶对开展浸泡实验和电化学实验,研究了Al 6061材料在30%硝酸环境中的电偶腐蚀现象和不同阴阳面积比对腐蚀行为的影响,借助SEM、EDS、电化学测量等方法对腐蚀前后Al 6061的表面形貌、腐蚀坑数量、电化... 详细信息

对30%硝酸环境中的Al 6061-SS 304电偶对开展浸泡实验和电化学实验,研究了Al 6061材料在30%硝酸环境中的电偶腐蚀现象和不同阴阳面积比对腐蚀行为的影响,借助SEM、EDS、电化学测量等方法对腐蚀前后Al 6061的表面形貌、腐蚀坑数量、电化学参数进行了测量与分析。结果表明:Al 6061耦合SS 304后,两者间的腐蚀驱动电位差达到583 mV,Al 6061作为反应阳极发生溶解腐蚀;在SEM照片中可以明显看出耦合后出现了三类电偶腐蚀现象,其中第二相粒子与铝基体耦合引起的微电偶腐蚀是腐蚀坑的主要类型。同时,阴阳面积比增加导致电偶电位减小和腐蚀电流增大,电偶电流与阴阳面积比满足定量关系式,且经K-S检验理论与实际吻合度高。

关键词：电偶腐蚀 Al 6061 面积比 K-S检验

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基于丝束电极技术的电偶腐蚀研究进展

材料导报 2023年第23期37卷 156-164页

作者：寇杰马东旭郑勇中国石油大学储运与建筑工程学院山东青岛266580 海洋石油工程股份有限公司天津300451 中石化胜利油田分公司工程技术管理中心山东东营257000

电偶腐蚀是各类金属结构中广泛存在且危害性极强的一种局部腐蚀,严重影响设备的安全可靠性。因此,研究电偶腐蚀行为及其相关影响因素的作用机理,可以为多金属设备的选材和电偶腐蚀的防护工作提供理论依据。近年来,丝束电极(Wire beam el... 详细信息

电偶腐蚀是各类金属结构中广泛存在且危害性极强的一种局部腐蚀,严重影响设备的安全可靠性。因此,研究电偶腐蚀行为及其相关影响因素的作用机理,可以为多金属设备的选材和电偶腐蚀的防护工作提供理论依据。近年来,丝束电极(Wire beam electrode, WBE)技术作为一门新兴的材料表面腐蚀测试技术得到迅速发展,在局部腐蚀的研究中优势显著。本文从三个方面重点总结了WBE技术应用于电偶腐蚀领域的研究现状,首先是探究温度等各类因素对电偶腐蚀的影响;对于海洋等环境下存在的电偶腐蚀行为,阐述WBE技术用于研究腐蚀演化过程和极性逆转的相关进展;另外,针对目前报道较少且广泛存在的多金属复杂偶合体系电偶腐蚀,WBE可以灵活组成偶对进行实验模拟,逐渐受到相关研究学者的青睐。最后总结电偶腐蚀领域亟待解决的科学问题,包括多金属复杂偶合体系腐蚀行为的研究、深海等特殊环境下电偶腐蚀的研究、某些外部因素变化导致电偶对发生极性逆转的微观机理、腐蚀预测模型的建立。

关键词：丝束电极电偶腐蚀电偶电流偶合体系极性逆转电化学方法

TA2-B10管不同电偶腐蚀防护方式对B10管腐蚀特性的影响

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国防科技大学学报 2022年第3期44卷 148-155页

作者：夏江敏李竹影林育锋陈页骍海军工程大学舰船与海洋学院湖北武汉430033 中国人民解放军91550部队辽宁大连116023

为研究TA2-B10合金管在不同电偶腐蚀防护方式下对B10管腐蚀特性的影响,在青岛小麦岛海水试验场设置通径DN80 TA2-B10管直接连接、电绝缘连接、电绝缘+涂层连接三组不同电偶腐蚀防护方式对照管道,依次进行1 m/s、3 m/s、4 m/s流动海水与... 详细信息

为研究TA2-B10合金管在不同电偶腐蚀防护方式下对B10管腐蚀特性的影响,在青岛小麦岛海水试验场设置通径DN80 TA2-B10管直接连接、电绝缘连接、电绝缘+涂层连接三组不同电偶腐蚀防护方式对照管道,依次进行1 m/s、3 m/s、4 m/s流动海水与浸泡交替腐蚀试验。对试验后的三组B10管道线切割,通过管道内表面电位分布试验分析不同电偶腐蚀防护方式下B10管道的腐蚀类型;采用动电位极化曲线、电化学阻抗谱和微观表征,分析不同电偶腐蚀防护方式下距离法兰接头250 mm处B10管试样的腐蚀特性。结果表明,直接连接TA2-B10管处于电偶腐蚀状态,B10端内电位正移腐蚀加速,电绝缘连接和绝缘+涂层连接TA2-B10管均处于自腐蚀状态,但电绝缘+涂层连接具有更好的绝缘效果;电绝缘+涂层连接防护下的B10试样,腐蚀电流密度最小,自腐蚀电位最负;三组B10试样阻抗谱均呈现单容抗弧特征,电绝缘+涂层连接防护下的B10试样具有更大的传递电阻和膜层电阻;电绝缘+涂层连接能有效减缓点蚀、坑蚀和晶间腐蚀三种腐蚀倾向。以上结果综合说明,绝缘+涂层防护方式具有更好的电偶腐蚀防护效果。

关键词： B10铜镍合金 TA2 电偶腐蚀冲刷腐蚀电绝缘

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苯并三唑对碳钢/铜合金电偶腐蚀行为的影响

表面技术 2022年第2期51卷 259-267页

作者：王琳周漪李传鹏刘杰海军航空大学航空基础学院山东烟台264001 西南技术工程研究所国防科技工业自然环境试验研究中心重庆400039 烟台大学化学化工学院山东烟台264005

目的研究NaCl溶液中苯并三唑(BTA)对碳钢/铜合金电偶腐蚀行为的影响。方法使用丝束电极(WBE)技术和电化学阻抗谱(EIS)技术研究在未添加和添加BTA的NaCl溶液中,丝束电极表面的电位分布、电流密度分布和电化学阻抗谱演化,同时对比分析碳... 详细信息

目的研究NaCl溶液中苯并三唑(BTA)对碳钢/铜合金电偶腐蚀行为的影响。方法使用丝束电极(WBE)技术和电化学阻抗谱(EIS)技术研究在未添加和添加BTA的NaCl溶液中,丝束电极表面的电位分布、电流密度分布和电化学阻抗谱演化,同时对比分析碳钢区域与铜合金区域的阻抗谱特征。结果在未添加BTA的条件下浸泡72 h时,碳钢表面阳极电流区域所占比例为80%,且电流密度的分布区间较窄。在添加BTA的条件下浸泡72 h后,碳钢表面的阳极面积占比为86%,其电流密度的分布区间明显变宽。铜合金在添加缓蚀剂条件下的阻抗值大于未添加缓蚀剂条件下的阻抗值;碳钢在添加和未添加BTA溶液中的阻抗均较小。结论铜合金和碳钢在NaCl溶液中电耦合时,BTA的添加会增大碳钢的电化学不均匀性。在铜合金和碳钢的电偶腐蚀过程中,BTA的添加仅对铜合金起到了良好的缓蚀作用,对碳钢的缓蚀作用并不明显。与碳钢/铜合金偶对相比,铜合金在含有BTA的溶液中单独浸泡时,表面形成的Cu-BTA分子膜更稳定且缓蚀效果更好。随着浸泡时间的延长,WBE在添加BTA的NaCl溶液中的电极反应速率逐渐增加,而在未添加BTA的条件下WBE的电极反应速率的变化恰好相反。

关键词：电偶腐蚀碳钢铜合金缓蚀作用丝束电极电化学阻抗谱

Al_(2)O_(3)-13%TiO_(2)绝缘防护复合涂层组织及电偶腐蚀性能

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表面技术 2023年第3期52卷 266-275,286页

作者：吴护林张智峰彭冬杨钊宋凯强丛大龙李毅谢杨陈爽黄安畏李忠盛西南技术工程研究所重庆400039 中国核动力研究设计院成都610094

目的研究等离子喷涂的Al_(2)O_(3)-13%TiO_(2)涂层和封孔处理后的Al_(2)O_(3)-13%TiO_(2)复合涂层对TC4-H70异种金属电偶对的腐蚀防护效果。方法采用X射线衍射仪、扫描电镜、能谱仪对涂层的物相组成、组织形貌、元素分布进行表征分析,... 详细信息

目的研究等离子喷涂的Al_(2)O_(3)-13%TiO_(2)涂层和封孔处理后的Al_(2)O_(3)-13%TiO_(2)复合涂层对TC4-H70异种金属电偶对的腐蚀防护效果。方法采用X射线衍射仪、扫描电镜、能谱仪对涂层的物相组成、组织形貌、元素分布进行表征分析,使用电化学工作站和电偶腐蚀测量仪对涂层及对比试样的耐蚀性能进行分析研究。结果等离子喷涂的Al_(2)O_(3)-13%TiO_(2)涂层由α-Al_(2)O_(3)和γ-Al_(2)O_(3)两相组成,以γ-Al_(2)O_(3)相为主。Al_(2)O_(3)-13%TiO_(2)涂层中存在微孔与微裂纹等缺陷,腐蚀介质易渗入,因此Al_(2)O_(3)-13%TiO_(2)涂层的耐蚀性较差。经过封孔处理后的Al_(2)O_(3)-13%TiO_(2)涂层,表层缺陷被充分填充,同时在陶瓷表层形成厚度为20~40μm的致密阻挡层,有效阻隔了NaCl腐蚀介质的渗入,涂层腐蚀电流密度相比于H70基体和Al_(2)O_(3)-13%TiO_(2)涂层试样减小了4个数量级,基底与涂层间的界面电荷转移电阻值相较于H70基体和Al_(2)O_(3)-13%TiO_(2)涂层提高了5个数量级,涂层耐蚀性和绝缘性显著提升。TC4-H70电偶对经15 d电偶腐蚀试验后,H70表面发生腐蚀,封孔处理后的Al_(2)O_(3)-13%TiO_(2)涂层可有效降低TC4-H70电偶对间的电偶腐蚀作用,经15 d电偶腐蚀试验后,试样未腐蚀,且涂层完整。结论封孔处理后的Al_(2)O_(3)-13%TiO_(2)涂层优异的电偶腐蚀防护效果主要得益于其高电阻和表层的高致密性,几乎阻隔了异种金属间的电子传输,使得异种金属间的电偶电池作用极其微弱,可有效延长异种金属海水管路的使用寿命,在电偶腐蚀防护领域具有巨大的应用前景。

关键词：大气等离子喷涂 Al_(2)O_(3)-13%TiO_(2)涂层缺陷封孔处理电阻电偶腐蚀

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铝合金电偶腐蚀研究方法综述

表面技术 2023年第2期52卷 135-147,195页

作者：祝慧鑫黄智勇金国锋刘德俊赵建铄火箭军工程大学西安710000

概述了铝合金电偶腐蚀的常用研究方法,包括表面形貌观测法、质量损失法、腐蚀产物分析法、传统电化学测量等,说明了其在观测腐蚀总体形貌、表征整体腐蚀参数等方面的应用。由于常用研究方法对于深层腐蚀信息的挖掘和腐蚀机理的探究存在... 详细信息

概述了铝合金电偶腐蚀的常用研究方法,包括表面形貌观测法、质量损失法、腐蚀产物分析法、传统电化学测量等,说明了其在观测腐蚀总体形貌、表征整体腐蚀参数等方面的应用。由于常用研究方法对于深层腐蚀信息的挖掘和腐蚀机理的探究存在一定的局限性,因此重点综述了以微区电化学测量和数字模拟仿真为代表的新型研究技术。其中,微区电化学测量主要包括SKPFM技术、WBE技术、SIET、SVET、LEIS技术等,可以对微观组织的形貌细节、离子活性、电化学参数等进行精确测量,在观测尺度、检测项目上具有显著优势。数字模拟仿真则主要涉及以第一性原理为主的原子分子模拟(包括DFT和MD等)和基于FEM和XFEM的计算模型,这两者交叉了多门学科,对铝合金腐蚀机理的推理、腐蚀进程的构建、腐蚀毁伤的预测提供了良好的模拟途径。简要概述了铝合金电偶腐蚀的衍生领域研究情况,论述了缓蚀领域和三金属耦合领域不同于双金属的研究方法。最后展望了铝合金电偶腐蚀研究方法进一步发展的特点。

关键词：铝合金电偶腐蚀微区电化学数字模拟仿真

氧化铝复合陶瓷涂层电绝缘处理对10CrNiCu-B10电偶对腐蚀行为的影响

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表面技术 2022年第1期51卷 150-160页

作者：胡裕龙艾建阳卜世超海军工程大学基础部武汉430033

目的采用等离子喷涂在铜合金B10表面制备了3种配比的Al_(2)O_(3)-TiO_(2)复合陶瓷涂层,以研究复合陶瓷涂层电绝缘处理对10CrNiCu-B10电偶对腐蚀行为的影响。方法采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)等对复合涂层进行了表征分析,将不同A... 详细信息

目的采用等离子喷涂在铜合金B10表面制备了3种配比的Al_(2)O_(3)-TiO_(2)复合陶瓷涂层,以研究复合陶瓷涂层电绝缘处理对10CrNiCu-B10电偶对腐蚀行为的影响。方法采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)等对复合涂层进行了表征分析,将不同Al_(2)O_(3)/TiO_(2)配比的复合陶瓷涂层串联在B10与10CrNiCu钢之间,组成电偶对,将电偶对及对比试样浸泡在3.5%NaCl溶液中,测定了电偶对和对比试样中10CrNiCu钢的失重、电位、电化学阻抗谱。结果复合涂层主要由α-Al_(2)O_(3)和γ-Al_(2)O_(3)两种相组成,其中主要相为γ-Al_(2)O_(3),TiO_(2)与Al_(2)O_(3)形成钛酸铝。陶瓷涂层的电绝缘作用有效抑制了10CrNiCu-B10之间的电偶电池作用,但还没有达到完全电绝缘的效果,仍存在一定的电偶电池作用。增加TiO_(2)的加入量,可降低复合陶瓷涂层的孔隙率,但也降低了涂层的电阻,降低了电绝缘作用,增大了电偶对中10CrNiCu钢的腐蚀速率。结论电阻是影响氧化铝复合陶瓷涂层电绝缘作用的主要因素,复合涂层电阻值大于10 kΩ时,仍可发生明显的电偶腐蚀。复合陶瓷涂层绝缘性能的降低与Al2TiO5的影响有关。孔隙率对涂层电绝缘作用没有明显的直接影响,但粗糙多孔的涂层易在连接面形成缝隙,引起10CrNiCu钢连接面的腐蚀。

关键词：陶瓷涂层 Al_(2)O_(3) TiO_(2) 铜合金电绝缘电偶腐蚀电阻孔隙率

钛-碳钢在模拟海水溶液中电偶腐蚀与缝隙腐蚀的耦合作用机制研究

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表面技术 2022年第5期51卷 70-78页

作者：薛世坤宋影伟董凯辉韩恩厚中国科学院金属研究所中国科学院核用材料与安全评价重点实验室沈阳110016 中国科学技术大学材料科学与工程学院合肥230026 南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海) 广东珠海519000

目的探究TA2-Q235在模拟海水溶液中的电偶腐蚀、缝隙腐蚀及电偶缝隙耦合作用机制,为钛钢复合板在海洋工程结构中的应用设计提供理论指导,提升工程构件使用寿命。方法通过测量极化曲线、阴阳极开路电位,探究Q235和TA2在电偶腐蚀、缝隙腐... 详细信息

目的探究TA2-Q235在模拟海水溶液中的电偶腐蚀、缝隙腐蚀及电偶缝隙耦合作用机制,为钛钢复合板在海洋工程结构中的应用设计提供理论指导,提升工程构件使用寿命。方法通过测量极化曲线、阴阳极开路电位,探究Q235和TA2在电偶腐蚀、缝隙腐蚀及电偶缝隙耦合时阴阳极的极化行为。通过电偶腐蚀测量仪,测量电偶电流,通过腐蚀质量损失,表征阳极金属溶解速率。利用SEM观察微观腐蚀形貌,评价阳极金属腐蚀程度及表面腐蚀产物膜状态。结果腐蚀介质为中性3.5%NaCl时,单独Q235的自腐蚀电流密度为35.5μA/cm^(2),呈现均匀腐蚀形貌。Q235与TA2偶接时,耦合电位接近Q235自腐蚀电位,测得平均电偶电流密度为40.5μA/cm^(2),TA2对Q235阳极溶解加速效应较弱。Q235缝隙样品的缝隙内外不存在电位差,缝内因为供氧不足,阴极反应受到抑制,腐蚀程度小于缝外;TA2-Q235电偶缝隙耦合时,缝内Q235的腐蚀速率低于自腐蚀速率。结论TA2-Q235电偶与缝隙耦合时,缝隙内缺氧对Q235阴极反应的抑制效应大于TA2电偶对Q235阳极反应的促进效应,使缝内Q235的腐蚀速率低于自腐蚀速率。

关键词：钛钢复合板海洋环境电位差电偶腐蚀缝隙腐蚀耦合作用机制