一、电化学扫描探针显微镜在腐蚀电化学研究中的应用(论文文献综述)
蔡双雨[1](2021)在《电化学暂态测试技术对比研究、优化及应用》文中指出金属腐蚀表征方法,从宏观到微观都得到了长足的发展。但对于高阻抗的材料体系,其低频区阻抗难以表征的问题仍然是金属腐蚀表征研究领域亟待解决的问题。本论文工作先从常用腐蚀电化学表征技术比较研究入手,深入分析各种腐蚀电化学表征方法的优缺点,提出现有常用稳态测试方法存在的不足,为暂态测试方法的进一步优化、开发奠定基础。比较研究结果显示:(1)采用0.001 Hz的电化学频率调制法(EFM)和Tafel曲线四参数拟合方法得到的腐蚀电化学参数相对最准确且丰富,但0.001 Hz的EFM耗时很长,而Tafel实验的极化电位较大,破坏试样表面的稳定状态。(2)大部分常用的腐蚀电化学表征方法是基于稳态测量,如果体系未达稳态,将会产生很大的测量误差。对于线性极化电阻法(LPR)和Tafel极化曲线测量法,当体系的扫描速率过大,将导致体系未达到稳态,产生较大的容性电流,从而造成较大的测量误差。电化学阻抗谱法(EIS)及电化学频率调制法存在类似的问题,为了提高测试精度,往往需要采用很低的测试频率,这大大增加测试时长,增大界面溶液、试样表面状态发生改变的风险,从而引起测量误差,这些也侧面证明了发展暂态测试技术的必要性。在电化学暂态测试方法的优化设计过程中,通过电化学RC回路理论频谱分析验证电化学时域数据经傅里叶时频转换的可行性,建立电化学双电层界面电位脉冲模型,深入论证分析了该暂态测试方法脉冲时间的合理性,提出了脉冲时间的控制原则及其适用体系,最终优化发展了一套基于恒电量法的优化电化学暂态测试方法,并提出了相应的实验参数体系及相关的实验流程。随着电化学腐蚀研究领域的不断拓宽和深化,微区电化学腐蚀体系,尤其高阻抗体系的微区电化学表征,其低频阻抗数据的获取更是一个日益突出、亟需解决的难点。本论文将上述暂态测试方法应用于微区高阻抗体系,开展2205双相不锈钢材料体系在3.5wt%NaCl溶液中的微区电化学特性的表征研究,获得了一系列腐蚀动力学参数,解决了其微区低频阻抗难以表征的问题,实验结果表明:(1)随着Φ10 μm孔径微孔中奥氏体相含量(γ%)的增加,微区体系的极化电阻Rp逐渐增大,二者近似呈“Rp(in Ω·cm2)=36001.9+739910.0×γ%(austenite phase proportion)”的线性关系。利用该电化学暂态测试方法,定量化表征了 2205双相不锈钢微区不同奥氏体相含量对DSS 2205在Φ10 μm孔径微孔中微区电化学腐蚀行为的影响。(2)与传统的EIS测量方法相比,该暂态测试方法的信号激励时长缩短5个数量级,大大降低了大时长信号扰动导致的微区界面破坏、界面溶液成分改变、自腐蚀电位漂移等一系列问题。另一方面,在数据处理中,通过快速傅里叶变换(FFT)将时域曲线转换成频域曲线,其界面阻抗信息比传统的EIS更准确、纯粹和丰富,且可以直接利用现有EIS数据分析的商业软件对FFT后所获得的Nyquist图进行拟合分析。该基于恒电量法的电化学暂态测试方法在测试过程中先充电后断电进行电极电位弛豫,断电后整个回路体系没有电流流经溶液,因此可以实现几乎不受溶液电阻影响的测试。借助于该暂态测试方法,几种贮箱用结构材料在溶液电阻极高的N2O4溶液中无法采用传统电化学手段表征的问题得以解决,它们在N2O4溶液中的相关电化学动力学参数获得了准确求解,为后续的科学研究及应用提供了可贵的测试数据和试验方法的借鉴。
付晓雨[2](2021)在《稀土镁合金析出相微电偶腐蚀行为的第一性原理计算和实验研究》文中指出稀土合金化是提高镁合金力学性能和耐蚀性能的有效途径之一,但稀土第二相通常会与镁基体构成微电偶对,从而诱发镁合金的局部腐蚀。本文将实验表征与第一性原理计算相结合,研究了轻稀土元素Ce和Nd,重稀土元素Gd和Y对镁合金腐蚀行为的影响机理,重点考察了二元稀土镁合金中稀土第二相与基体相的功函数和表面能变化,第二相与基体相的电子性质以及第二相与基体的界面能与镁合金腐蚀行为的相关性。分别在纯镁中添加质量分数为0.3%的Ce和Nd,3.5%的Gd和Y,形成Mg-0.3%Ce,Mg-0.3%Nd,Mg-3.5%Gd和Mg-3.5%Y二元稀土镁合金。采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)以及透射电子显微镜(TEM)研究了二元稀土镁合金中析出相的形貌、成分及结构。发现添加稀土元素后,镁合金晶粒明显细化。合金中第二相的数量较少,合金对应的稀土相分别为长条状和颗粒状的Mg12Ce相、不规则形状Mg12Nd相、椭圆型Mg3Gd相和零星分布的颗粒状Mg24Y5化合物。采用扫描电子显微镜(SEM)和扫描电化学显微镜(EC-AFM)观测了稀土镁合金的腐蚀情况,发现纯镁以点蚀为主,Mg-Ce、Mg-Nd合金出现了丝状腐蚀,由局部腐蚀向周围扩散引发大面积腐蚀,第二相Mg12Ce和Mg12Nd在镁合金腐蚀过程中没有明显的微电偶作用。结合电化学测试结果发现,Mg-Ce、Mg-Nd合金均比纯镁的腐蚀速率快,Mg-Ce合金比Mg-Nd的腐蚀速度更快。Mg-Gd、Mg-Y合金的腐蚀是以微电偶腐蚀引起的点蚀为特征,Mg3Gd相作为阴极相,促进周围的基体腐蚀;Mg24Y5在腐蚀过程中作为阳极相自身溶解。Mg-Gd和Mg-Y合金均比纯镁的耐蚀性好,Mg-Gd合金的耐蚀性优于Mg-Y合金。第一性原理计算结果表明轻稀土元素Ce和Nd的添加,降低了第二相和镁基体的结合能,态密度表明稀土第二相的稳定性高于基体相,纯镁的稳定性最差。第二相和基体相的不同晶面的电子功函数和表面能的计算结果表明,功函数越大,对应晶面的表面能越小。Mg12Ce和Mg12Nd的电子功函数数值与基体相的电子功函数相近,这是它们微电偶作用不明显的主要原因。SKPFM的测试结果与两相间的功函数变化规律基本一致。稀土元素Ce和Nd的添加降低了镁(0001)基面的电子功函数,添加Ce元素后其电子功函数由3.66e V降为3.53e V,添加Nd元素后其电子功函数降为3.58e V,稀土元素Ce和Nd主要通过影响镁合金基体的表面的功函数和表面能(代表表面稳定性)来影响Mg-Ce和Mg-Nd的腐蚀行为。第一性原理计算结果表明重稀土元素Gd和Y的添加,提高了合金第二相和基体相的稳定性。通过对Mg3Gd、Mg95Gd、Mg24Y5、Mg95Y、α-Mg的结合能,电子态密度的计算,得到稀土第二相与基体相稳定性的强弱顺序为:Mg3Gd>Mg95Gd,Mg24Y5>Mg95Y。第二相与基体相的不同表面电子功函数的计算结果表明了Mg3Gd的功函数高于基体,在腐蚀过程中不容易失去电子,充当阴极相,Mg24Y5的功函数低于基体相,易失去电子,充当阳极相,两相界面能的计算结果表明Mg24Y5与基体的界面能高于Mg3Gd,界面能量高,微电偶腐蚀更为强烈。可见稀土第二相与基体的微电偶腐蚀行为主要受到第二相的功函数与两相界面能的影响。
赖召贵[3](2021)在《微区腐蚀电化学高通量表征技术的开发与应用》文中研究说明金属材料成分-结构-性能是腐蚀的研究核心,但是常规电化学测试方法和装置难以满足对局部微观尺度上金属材料电化学性能的表征需求。对金属材料微区电化学性能进行高通量表征有助于深入分析金属材料的腐蚀行为,为复杂微电偶腐蚀的数值模拟工作奠定实验基础,进而建立金属微观电化学性能与宏观腐蚀行为之间的联系。为实现对金属材料微观尺度电化学性能的测试,本文结合光刻掩膜和微液池技术成功开发了适用于微区腐蚀电化学高通量表征的测试平台。该平台包括高通量样品阵列库(光刻掩膜制备系统)、自动微量进液装置,高精度电动控制平台,显微镜、电化学测试系统以及控制系统。相比传统玻璃毛细管技术,具有以下优点:精准且可控的初始反应面积、更低的体系电阻、更低的漏液堵塞风险、更低的缝隙腐蚀发生风险、高溶液体积/反应面积比、适用于低导电率溶液体系,更适合串行扫描式高通量微区腐蚀电化学表征。此外,利用该微区腐蚀电化学测试平台重点研究了 SA508-309L/308L焊接接头在3.5wt%NaCl溶液中的腐蚀行为;对2205双相不锈钢微区电化学性能进行了高通量表征。研究过程中采用了光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、电子背散射衍射(EBSD)、扫描开尔文探针力显微镜(SKPFM)等实验及分析手段。对焊接接头成分、组织结构的表征发现:不锈钢中靠近熔合线Creq/Nieq比值逐渐减小,凝固模式从FA向AF模式转变,铁素体含量逐渐减小,形态从板条状、骨架状向蠕虫状和岛状变化,形成铁素体、奥氏体、夹杂物、碳化物、σ相的复杂显微结构。低合金钢显微组织由其经历的热循环史决定,形成5个区域:由粗晶铁素体组成的粗晶热影响区(C1)、由混合贝氏体组成的细晶热影响区(C2、C3)、由初生铁素体以及混合贝氏体组成的不完全重结晶区(C4)以及由回火贝氏体组成的回火区(C5)。不锈钢一侧夹杂主要是含硅、钛、铝的氧化物;低合金钢中主要有三大类夹杂物,包括硫化物、氧化物以及复合夹杂物,其形态、组成复杂,分布随机。利用多种分析方法对熔合线区域的腐蚀行为进行了深入分析,发现熔合线区域由不锈钢奥氏体(A)、马氏体(M)和粗晶铁素体(CF)三相组成。表面电势分布图显示马氏体层由A/M过渡区、M区、M/CF过渡区三个区域组成。马氏体耐蚀性优于粗晶铁素体在于其含有较多的低活性晶界(Σ3晶界),且Cr、Ni含量高,具有一定的钝化能力。该结果与浸泡实验中熔合线在浸泡后期才发生腐蚀的现象相吻合。马氏体组织表面电势与电化学性能表现出的腐蚀倾向性不一致在于二者测量过程的金属/介质界面条件不同,前者残余应变起主要作用,后者与金属/溶液界面成分、结构相关,在溶液中会发生变化。研究了 SA508-309L/308L焊接接头的微区电化学性能,发现焊接接头在3.5wt%NaCl溶液中出现了 5种电化学阻抗谱响应、8种动电位极化曲线,以及6个数量级的极化电阻值。同时对焊接接头腐蚀过程进行了高通量表征,发现夹杂是诱发点蚀的主要原因,点蚀形成后并不发生横向扩展;浸泡初期,以细晶热影响区的点蚀为主;浸泡后期,从靠近回火区的热影响区向熔合线区域逐渐发生均匀腐蚀,并伴随着点蚀发生。点蚀周围基体被腐蚀产物覆盖而得到保护,改变了浸泡过程中腐蚀的发展进程。结合微区电化学性能表征与浸泡实验结果,发现低合金钢腐蚀倾向性呈以下规律:粗晶热影响区(C1)>细晶热影响区1(C2)>细晶热影响区2(C3)>不完全重结晶区(C4)>回火区(C5)。C2、C3、C4部分区域(含夹杂物)开路电位和腐蚀电位比粗晶热影响区低,具有更高的腐蚀倾向性;统计分析显示,低合金钢一侧腐蚀电流密度呈以下规律:细晶热影响区(C2)>细晶热影响区(C3)>回火区(C5)≈不完全重结晶区(C4)>粗晶热影响区(C1);热影响区中存在腐蚀速度极大的测试区域,与夹杂物引起的活性溶解相关。浸泡初期,焊接接头腐蚀行为以细晶热影响区的点蚀为主;浸泡后期,从靠近回火区的热影响区向熔合线区域逐渐发生均匀腐蚀,并伴随着点蚀发生,耐蚀性呈以下规律:回火区(C5)>混合区(C4)>细晶热影响区2(C3)>细晶热影响区1(C2);由于腐蚀产物的保护作用,粗晶热影响区(C1)以及熔合线区域在浸泡后期开始发生溶解。浸泡实验观察的耐蚀性规律与微区电化学性能表征的统计结果高度吻合,表明低合金钢中夹杂物对整个焊接接头的腐蚀行为起决定性作用。结合EBSD和微区腐蚀电化学高通量表征技术对2205双相不锈钢微区电化学性能进行了高通量研究。统计规律表明:单相奥氏体镍元素含量高其腐蚀倾向性低于单相铁素体;由于两相的耦合效应,混合相耐蚀性能优于单相铁素体和奥氏体;奥氏体和铁素体单晶粒耐蚀性基本遵循从低晶面指数到高晶面指数逐渐减弱的规律;分析认为不同取向晶粒电化学活性不同,也存在类似于两相之间的耦合效应,单相多晶耦合后耐蚀性能优于单一晶粒;残余应变对奥氏体、铁素体表面氧化膜性质影响有限,使开路电位小幅度增加;奥氏体硬度更低、形变更大,残余应变对奥氏体腐蚀行为的影响大于铁素体。
黄路遥[4](2021)在《典型钢铁材料海洋铜绿假单胞菌腐蚀行为及胞外电子传递机制研究》文中研究说明铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)广泛存在于工业用水和海水中,是海洋环境中的主要细菌之一。P.aeruginosa也被认为是造成海洋环境下碳钢及不锈钢类金属材料微生物腐蚀的主要元凶,对钢铁装备的安全性造成严重威胁。尽管P.aeruginosa微生物腐蚀的研究已得到广泛关注,但是它的微生物腐蚀机制尚未得到清晰的阐明。开展P.aeruginosa微生物腐蚀机理研究对于保障海洋工程装备的长效服役及合理微生物防治方法的实施具有重大的理论价值和实际意义。针对以上问题,本文从金属表面与细菌间的电子传递过程出发,通过基因敲除技术,研究P.aeruginosa影响下两种典型海洋用钢铁材料X80管线钢和304不锈钢的腐蚀行为,寻找到腐蚀过程中参与电子传递的电子载体和决定其表达的相关基因,并根据研究结果推断出P.aeruginosa造成活化和钝化体系钢铁材料微生物腐蚀的胞外电子传递机制。主要结果如下:在无菌培养基中加入外源性绿脓菌素(pyocyanin,PYO),并不会改变X80钢和304不锈钢的腐蚀行为,没有P.aeruginosa介入下,PYO自身不具备加速两种典型金属材料腐蚀的能力。在有菌培养基中添加外源性PYO,X80钢样品表面点蚀加重,失重增加,电化学结果表明,P.aeruginosa生物膜在外加PYO作用下促进了 X80钢的阳极溶解;304不锈钢样品表面点蚀加重,电化学结果表明,外加PYO作用下304不锈钢样品的击穿电位负移最为明显,P.aeruginosa生物膜在外源性PYO作用下对钝化膜的攻击性更强,导致304不锈钢腐蚀加剧。敲除phzM和phzS基因后,基因敲除型P.aeruginosa维持了和野生型P.aeruginosa一致的生长状态,但是PYO的合成则受到了明显抑制,敲除phzM和phzS基因显着降低了P.aeruginosa的PYO分泌量。相比于接种野生型P.aeruginosa培养基中的X80钢和304不锈钢样品,含有基因敲除型P.aeruginosa培养基中的样品表面的局部腐蚀受到明显抑制,敲除phzM和phzS基因显着降低了P.aeruginosa的腐蚀性和样品的微生物腐蚀速率,phzM和phzS基因作为控制P.aeruginosa微生物腐蚀开关的作用得到确认。在外源性PYO介入下,基因敲除型P.aeruginosa对两种典型钢铁材料的腐蚀能力部分恢复,表明phzM和phzS基因只参与调控PYO的合成,并不影响P.aeruginosa利用PYO等电子载体的能力。P.aeruginosa体内吩嗪类化合物的合成处于动态调整中,敲除phzM和phzS基因后,基因敲除型P.aeruginosa体内PYO的合成几乎完全抑制,然而其他两种常见的吩嗪类化合物吩嗪-1-羧酸(PCA)和吩嗪-1-甲酰胺(PCN)的分泌量则发生了上调,也即在PYO合成通路受阻情况下,P.aeruginosa会自发上调其他类吩嗪类化合物的基因表达,合成更多的PCN等作为电子载体与胞外金属基体交换电子,造成腐蚀。将有机碳源饥饿实验与基因敲除技术相结合,证实了在有机碳源不足时,P.aeruginosa倾向以生物膜形式附着在X80钢表面,通过腐蚀X80钢获取电子用于胞内呼吸,维持细菌生存。基于此提出活化体系下P.aeruginosa微生物腐蚀的胞外电子传递机制:氧化态PYO等吩嗪类化合物作为间接电子载体在胞外接受微生物腐蚀中Fe基体溶解产生的电子,转变为还原态进入到细胞内,在胞内电子从还原态的PYO转移到胞内的电子受体并参与胞内呼吸链,维持细菌生长。此时,电子传递的方向是从细胞外到细胞内,P.aeruginosa细菌在该过程中作为“生物阴极”,微生物腐蚀阴极反应发生在细菌体内。厌氧条件下,培养基中NO3-浓度降低时,P.aeruginosa以304不锈钢中钝化膜中铁的氧化物为电子受体,通过外向电子传递加速304不锈钢微生物腐蚀。基于此提出钝化体系下P.aeruginosa微生物腐蚀的胞外电子传递机制:P.aeruginosa氧化有机物产生的电子经电子传递链传递给氧化态PYO,转变为还原态PYO后携带电子到细胞外,与不锈钢表面钝化膜中的铁氧化物接触,钝化膜中的Fe3+被还原为Fe2+,还原后的PYO重新转化为氧化态。钝化膜在这个过程中加速溶解,导致其屏蔽性下降,引发点蚀。此时,电子传递的方向是从细胞内到细胞外,P.aeruginosa在该过程中作为“生物阳极”,微生物氧化发生在细菌体内。据此,P.aeruginosa加速微生物腐蚀的胞外电子传递过程是双向的,金属表面处于活化/钝化状态不同时,P.aeruginosa通过微生物氧化或微生物还原来腐蚀生物膜下方的金属。
赵平平[5](2021)在《钝化膜对钛合金不同腐蚀形态的影响机制研究》文中研究表明由于钛合金表面具有致密的钝化膜,使其耐蚀性十分优异,被誉为“海洋金属”。然而,海洋服役环境条件极其恶劣,钛合金也会遭受腐蚀破坏。钛合金的腐蚀破坏通常都与钝化膜失效密切相关,例如缝隙内环境酸化后钝化膜溶解诱发的缝隙腐蚀,表面划伤后钝化膜受损引起的腐蚀破坏,以及钛合金与其他金属连接后的电偶腐蚀也受到钝化膜的影响。然而,目前关于侵蚀性离子在闭塞区域对钝化膜的侵入机制,钝化膜破损区的溶解再钝化竞争机制,以及钝化膜界面离子/电荷传输机制对偶接金属电偶腐蚀的影响等问题的研究还并不十分清楚。因此,本文利用电化学测试与表面形貌观察相结合的方法对比了微观结构和腐蚀介质对钛合金腐蚀行为的影响,并研究了不同铁含量的双相TC4钛合金在含微量F-的NaCl溶液中的缝隙腐蚀行为,同时利用人工划伤装置研究了钝化膜界面在划伤区域反应的动力学过程,并从钝化膜影响电荷传输角度,明确钛合金与异种金属连接时的电偶腐蚀机制。结果表明,ZTi60具有网篮组织,耐蚀性比具有双相组织的TC4-L(低铁)和TC4-H(高铁)钛合金差,这与网篮组织不均匀的片层α相结构有关。同时,TC4-H钛合金在含Br-或H+的NaCl溶液中表现出优异的耐蚀性;在含F的溶液中,TC4-H的钝化能力随着F-的浓度增加逐渐下降;当F-和H+共同存在时,会协同加速腐蚀,而一定量Fe3+的存在可通过改变阴极还原反应和对F-的络合作用减缓钛合金在酸性F-中的阳极溶解速率。TC4钛合金在含微量F-的缝隙环境中,随着缝隙内氧气的逐渐耗尽,钝化膜中的氧空位Vo浓度增加,而溶液中的F-将通过占据V。进入到钝化膜中,并与钝化膜晶格中的Ti4+作用,形成稳定的络合物[TiF6]2-,促使缝隙腐蚀萌生;之后缝隙腐蚀会随着缝隙区域的逐渐活化进入到发展阶段,随着腐蚀产物在闭塞缝隙内的逐渐积聚进入到衰退阶段。同时,高Fe含量的TC4-H耐缝隙腐蚀能力较TC4-L差,这是由于Fe会在TC4钛合金中的β相富集,增大α和β相间Volta电位差,并且Fe掺杂在钝化膜晶格中也会导致膜层钝化能力和致密性降低。ZTi60表面钝化膜划伤后,溶解氧对膜层的修复作用与F对膜层的破坏作用都将通过占据钝化膜中的Vo实现,因此在膜层/电解质界面,F-和溶解氧对划伤区钝化膜的影响存在竞争作用。这一动力学过程受到外界F-浓度和溶解氧含量的共同影响,当F的浓度达到临界值后,溶解氧对钝化膜的再钝化作用弱于F-对钝化膜的破坏作用,损伤膜层处发生腐蚀。同时,临界F-浓度与溶解氧含量呈现正相关,溶解氧含量下降会导致临界F-浓度值的下降。当钛合金与异种金属连接时,电位差大于400 mV时存在电偶腐蚀的风险。这是由于表面致密钝化膜的存在降低了钛合金界面反应电荷的传输效率,更大的电位差驱动力才能诱发电偶腐蚀。相应的,通过对ZTi60表面进行微弧氧化处理增强对阴极还原反应的抑制作用或者对阳极Al2024进行有机涂层涂覆抑制阳极溶解,都可以有效降低ZTi60-Al 2024间的电偶腐蚀效应。通过上述研究,澄清了钛基体/钝化膜/溶液界面处的物理-化学过程对钛合金典型腐蚀形态的作用机制,从而为钛合金在海洋领域的安全应用提供科学依据,也为海洋工程装备中可与钛材配合使用材料的选择提供理论指导。
刘玉欣,何东昱,孙哲,王凯博,李长青,吕耀辉[6](2021)在《有机涂层防护性能的电化学研究进展》文中研究表明曝晒、盐雾、浸泡、干湿循环、老化等传统的有机涂层防护性能研究方法,因测试周期长,测试结果多为定性分析,不能使涂层材料进行快速检验而投入评估使用。正是由于传统测试方法存在许多局限性,故综述了稳态电化学测试方法和暂态电化学测试方法这两种新技术在有机涂层防护性能中的应用与进展。介绍了动电位极化曲线法、极化电阻法等稳态电化学测试方法,这类方法主要反映涂层的极化电阻和腐蚀速度,并且方法简单,可直接分析实验数据,被广泛应用于有机涂层的失效分析中。而暂态电化学测试方法主要包括电化学阻抗法(EIS)、局部阻抗法(LEIS)、扫描Kelvin探针法(SKP)及电化学噪声(EN)等,主要用于研究涂层防护机制和局部缺陷。目前,在有机涂层防护性能和机理研究中,应用最多的是电化学交流阻抗法。丝束电极法(WBE)、扫描电化学显微镜(SECM)以及原子力显微镜(AFM)用于研究金属/涂层界面物理化学变化规律。阐述了上述方法在涂层防护研究中的应用成果及其优势和不足,指出对于深层次的涂层防护研究,需要应用多种测试手段,从不同的角度和方面综合分析,全面评估涂层的使用寿命。
徐文东[7](2020)在《镍基800合金腐蚀电化学性能和影响因素研究》文中提出镍基800合金中Cr元素及Ni元素含量较高,因此使其具有优良的抗高温腐蚀能力,在工业中常用来制造需在严苛环境下服役的设备,尤其是在核电装置中,可以作为传热管的材料之一。传热管的腐蚀环境比较复杂,主要是不同酸碱环境下多种侵蚀性离子(主要为Cl-、SO42-和S2O32-)共存的一、二回路水。因此研究800合金在不同腐蚀介质中的耐蚀性变化规律和钝化膜形成与破裂机理具有重要的理论意义与应用价值。本论文将动电位极化曲线、电化学阻抗谱(EIS)和Mott-Schottky法等电化学研究方法与实时、原位局部电化学测量技术-扫描电化学显微镜(SECM)相结合,深入研究侵蚀性离子(种类、浓度、占比等)、浸泡时间、溶液pH值等因素,对800合金的腐蚀电化学行为以及钝化膜半导体特性的影响,探究合金表面局部电化学活性变化与钝化膜钝性及破坏之间的联系,进一步探究腐蚀机理,研究结果为800合金在核电等苛刻环境中的实际应用提供有参考价值的理论及实验依据。本论文主要工作如下:1、镍基800合金在侵蚀性溶液中的电化学特性研究在含有Cl-或SO42-的侵蚀性离子溶液中,改变侵蚀性离子浓度、浸泡时间及溶液pH值并分别对800合金进行动电位极化曲线、电化学阻抗谱(EIS)以及Mott-Schottky曲线测试,探究不同因素对合金腐蚀电位、腐蚀电流等腐蚀特性的影响,讨论合金表面钝化膜的形成与破裂机理。结果表明,800合金在不同浓度的SO42-、Cl-溶液中均有明显的钝化行为,所生成的钝化膜半导体特性也均呈n-p型,通过比较得知,酸性Cl-环境对800合金的侵蚀更为严重。2、混合性侵蚀离子对镍基800合金腐蚀电化学行为的影响利用电化学阻抗谱、动电位极化曲线以及Mott-Schottky曲线等实验技术,探究了在含两种(Cl-、SO42-)和三种(Cl-、SO42-和S2O32-)侵蚀性离子混和溶液中800合金的腐蚀电化学行为、钝化膜的半导体特性及腐蚀反应机制与侵蚀性离子占比之间的相关性。研究表明,在Cl-和SO42-混合溶液中,Cl-所占比例越高,合金耐蚀性越低;在有S2O32-存在的SO42-、Cl-混合溶液中,随S2O32-浓度增加,钝化膜的半导体特性有从n-p型向n型转变的趋势。3、镍基800合金腐蚀特征的原位电化学扫描探针研究(1)采用循环伏安曲线(CV)检测Pt微探针的性能,确定测试过程中的工作电位。氧化还原中介体选用FcMeOH,采用SECM的电流反馈模式原位研究了在含Cl-、SO42-的溶液中,试样表面法拉第电流在改变离子浓度、浸泡时间、溶液pH值等因素时的变化规律,通过分析探针三维面扫描图像讨论钝化膜形成-破裂过程及机理。研究发现,在酸性溶液中随浸泡时间的增长,合金表面钝化膜会被击穿,而在中性及碱性溶液中,合金表面钝化膜性质较稳定。(2)在 NaCl、Na2SO4、Na2S203混和溶液中,固定NaCl、Na2S04 的浓度,通过原位电化学扫描探针技术(SECM),研究了 S2032-浓度对合金表面电化学活性的影响。结果表明,微量的S2032-不影响合金的自钝化现象发生,但随着S2O32-浓度的增加,合金表面钝化膜的溶解速度加快,发生点蚀现象。
吴伟[8](2020)在《铌和锑微合金化高强钢在污染海洋大气中的应力腐蚀机理研究》文中研究指明本文关注低合金高强钢在海洋大气环境中的应力腐蚀(SCC)问题,通过基于SCC机理的微合金元素设计来降低海洋工程中低合金高强钢的SCC风险。首先采用真空冶炼和热机械轧制技术制备了不同Nb和Sb元素含量的微合金化高强钢,利用微观组织分析、电化学和周浸实验评估了微合金化高强钢的组织结构和耐蚀性,随后采用恒载荷U弯暴露实验和慢应变速率拉伸(SSRT)方法重点分析了微合金化高强钢在SO2污染海洋大气环境中SCC行为和机理,同时通过各种表征手段阐述了 Nb和Sb微合金元素对高强钢耐SCC性能的影响,最后利用电化学充氢实验进一步研究了微合金化高强钢在SO2污染海洋大气环境中预充氢条件下的抗SCC能力。研究结果表明,Nb和Sb微合金化处理对低合金高强钢的微观结构和耐蚀性没有负面影响,具备提升高强钢在SO2污染海洋大气环境中抗SCC能力的前提条件。Nb元素能够减缓阴极析氢过程,抑制腐蚀初期蚀坑的形成,减轻基体表面坑底组织结构的选择性溶解,但难以有效地改善腐蚀后期锈层的性质;Sb元素能够促进Cu和Cu氧化物的沉积过程,并形成Sb2O3/Sb2O5与Cu及其氧化物聚集在锈层内侧,通过与Cu元素协同作用抑制阴阳极过程,促进腐蚀后期γ-FeOOH相向α-FeOOH相的转变,增强锈层保护性,降低Cl-和SO42-的富集程度,提高高强钢的耐蚀性。Nb和Sb微合金化处理能够协同抑制高强钢在SO2污染海洋大气环境中的阳极溶解(AD)和氢脆(HE)机制,降低电化学活性、改善锈层性质并缓解组织结构开裂的倾向,从而提高低合金高强钢在S02污染海洋环境中的抗SCC性能。Nb元素通过形成NbC纳米析出相来改善组织结构并减小阴极充氢电流密度,从而降低原奥氏体晶界和贝氏体板条界的氢致开裂敏感性;同时可以抑制氢增强局部塑性机制并增加裂尖周围(111)晶面的比例,降低裂纹扩展动力。Sb元素能够与钢中Cu元素协同抑制电化学阳极活化溶解和阴极析氢过程,同时以难溶性氧化物的形式富集在内锈层中提高锈层保护性,改善Cl-和SO42-的分布,减轻局部AD和HE作用,抑制锈层下的裂纹萌生和扩展过程。通过强化氢在SCC过程中的作用发现,Sb元素对钢中氢行为的影响较弱,难以有效地降低高强钢在SO2污染海洋大气环境中预充氢条件下的SCC敏感性。Nb元素能够较好地控制钢中氢的行为,其效果随着析出温度的不同而变化。与750℃相比,920℃析出温度下Nb微合金化能够在钢中形成大量均匀分布的NbC纳米析出相,降低PAGB尺寸和提高LAGB 比例,有效地增加钢中可逆和不可逆氢陷阱,降低可扩散氢浓度,抑制氢致裂纹的萌生和扩展,显着提高预充氢条件下的SCC抵抗力。750℃处理后组织中出现的马氏体/铁素体界面容易成为氢致裂纹萌生和扩展的优先路径,进一步降低高强钢SCC抵抗力。0.06%Nb和0.1%Sb复合微合金化设计搭配合适的组织结构调控不仅能够提高高强钢的耐大气腐蚀性,更能协同提升其在SO2污染海洋大气环境中的抗SCC性能。由此可见,针对SCC机理进行微合金化设计和组织结构调控有助于降低SCC风险,这一新方法的提出对解决低合金高强钢在海洋环境中的SCC问题具有重大意义。
王雷,孔小东,苏小红,李曦[9](2020)在《微区电化学方法在电偶腐蚀领域的应用》文中提出概述了近些年来微区电化学测量技术在电偶腐蚀方面的研究进展,包括丝束电极技术(WBE)、扫描电化学显微镜(SECM)、扫描振动参比电极技术(SVET)、局部电化学交流阻抗谱(LEIS)、扫描开尔文探针(SKP)等微区电化学测量技术的应用状况,并对其未来的发展及应用进行了论述。
王璐[10](2020)在《钛/钛合金钝化行为与机理研究》文中研究指明钛及钛合金由于表面能够快速形成一层几纳米到几十纳米厚的氧化膜,使其具有极为突出的钝化性能,因而表现出良好的耐蚀性;又因其质量轻、比强度高、无磁性和生物相容性好等特点,被广泛应用于石油化工、海洋工程和生物医疗等众多领域。同时,钛及钛合金优异的再钝化性能使其在服役过程中受到物理或化学作用发生破坏后,具有快速自修复能力。所以,钝化和再钝化能力是钝性金属安全服役最重要的保障。因此,本论文围绕钛及钛合金钝化膜局域结构与构效关系、钝化膜生长过程表/界面结构演化规律与机制以及钝化过程动力学定量分析等核心科学问题,发展了同步辐射、先进表/界面光谱表征与电化学监测多重联用技术,对钛合金钝化行为、钛钝化膜结构、钛钝化膜生长过程以及钛钝化机理进行了系统的原位与非原位研究。首先,利用自主研发的新型金属电极擦伤再钝化实验装置,对4种典型(α+β)钛合金TC4、TC6、TC11和TC18在3.5%NaCl溶液中的钝化行为进行了电化学追踪,并利用溶解/成膜模型和高场模型分别解析了再钝化初期表面阳极溶解与膜形核二维生长和转变期钝化膜三维生长过程。结果表明:钛合金钝化行为差异显着,Ti含量较高者钝化区较大(>1.2V),反之TC18钝化区仅0.81 V;再钝化稳态电流密度大小依次为:TC11>TC18>TC4>TC6,与自腐蚀电流密度变化规律一致,再钝化与电化学行为吻合良好;再钝化初期存在2个关键时间常数:净钝化时间和单层成膜时间,开路电位下钝化膜形核速率大小依次为:TC11>TC6>TC18>TC4,实现净钝化时间与形核速率规律相反,TC11最快为38 ms,TC4最慢为94 ms,进而单层成膜时间与净钝化时间变化规律一致,TC11最快198 ms而TC4则需要380 ms,且单层膜厚度均小于1.0 nm,这与致钝合金元素Mo、Cr和Zr的添加相关;TC4和TC6钝化膜三维生长速率随电位指数增长,而TC11和TC18为线性增长。其次,针对钝化膜局域结构与构效关系问题,对钛钝化膜结构进行了精细研究。利用AES分析了钛在1.0MH2SO4溶液中不同区间不同电位下所形成钝化膜的成分和厚度,利用XPS分析了钝化膜不同深度处的化学态与分布,利用同步辐射XANES和EXAFS分析了钝化膜表层(约5.0 nm厚)局域结构。结果表明:钛钝化膜厚度与电化学动电位极化曲线电流密度大小变化规律成反比;钝化膜表层深度小于2.5 nm处,Ti02含量达到90%以上,且随深度增加不充分氧化产物TiO和Ti203含量迅速增加;钝化膜中Ti02和Ti203分别具有致钝化和致溶解作用,且[Ti02]/[Ti203]比例与动电位极化曲线变化趋势一致;钝化膜局域结构随电位变化较大,Ti-0平均配位数增加引起钛表面钝化,而Ti-Ti平均配位数微弱减少导致钝化膜溶解;钝化膜中结合水含量增加促进了结构无序化并提高耐蚀性,结合水含量约12.5%时耐蚀性最好。然后,对钛钝化膜生长过程表/界面结构演化规律与机制进行了原位研究。通过发展同步辐射XAFS和SERS耦合电化学测试联用技术,利用自主研发的原位电解池,研究了钛在Hank’s模拟体液中自修复过程的局域结构和分子结构演化规律与机制。结果表明:空气中非原位与溶液中动态现场原位条件下形成的钝化膜结构差别较大,非原位追踪显示钝化膜为TiOx(x<2),而原位追踪发现固/液界面出现少量OH-和H20,证实了多重技术联用原位研究的必要性;原位所形成的钝化膜具有高度无序和非晶特性,且随着钝化时间的延长其结晶度增加;再钝化初期存在2个时间常数不同的吸附中间态,一个是 Ti-OHads(约 1.60 A),另一个是 Ti-OH(约 1.65 A);再钝化 1000 s 时钛表面已经形成了稳定的膜结构O-Ti-OH(约1.72 A)且具有较好的耐蚀性,这可作为稳定钝化的结构指标;依据由局域和分子结构与界面转移电荷量计算所得钝化膜厚度的变化规律,钛自修复过程可分为3个阶段:钝化膜快速生长(0~50s),钝化膜二次生长(50~300s)和钝化膜稳定化(300~6000s)。最后,围绕钝化过程动力学问题,对钛钝化机理与定量分析进行了研究。利用电化学恒电位极化分析了长时钝化电流密度,利用EIS分析了钝化膜的厚度与膜间高电场,利用Mott-Schottky技术分析了钝化膜的半导体性质,利用同步辐射EXAFS分析了钝化膜的局域结构。通过构建金属钛在1.0 M H2SO4溶液中钝化区电位下钛/钝化膜/溶液界面的点缺陷扩散定量模型,将局域结构与电化学测试EIS和Mott-Schottky结果相结合,定量计算了钝化膜内点缺陷扩散系数,并通过与实验结果比较验证了定量方法的准确性。结果表明:钛钝化膜内存在场强为1.06×106V cm-1的高电场;钛钝化膜具有n型半导体性质,施主浓度约1021 cm-3;钝化和溶解的固/液界面平衡由氧空位扩散主导,通过从局域结构中提取3个关键结构参数,对氧空位扩散系数进行了定量计算:①氧空位扩散系数的计算参数半跳高等于局域结构中Ti-Ti原子间距离的一半;②钝化膜中原子的局域跳跃概率与Ti-O配位数的倒数成正比,而且配位系数小于1;③局域结构无序度与钝化膜施主浓度高低相关;基于局域结构计算所得氧空位扩散系数随电位变化较大,从1.84×10-17 cm2 s-1至4.71×10-17 cm2 s-1,计算精确度比基于高场和低场模型的计算结果高2个数量级。
二、电化学扫描探针显微镜在腐蚀电化学研究中的应用(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、电化学扫描探针显微镜在腐蚀电化学研究中的应用(论文提纲范文)
(1)电化学暂态测试技术对比研究、优化及应用(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
Abstract |
1 引言 |
2 文献综述 |
2.1 金属腐蚀行为表征研究现状及进展 |
2.1.1 腐蚀的分类 |
2.1.2 常见腐蚀表征方法 |
2.1.3 暂态电化学表征技术 |
2.1.4 微区电化学腐蚀表征研究 |
2.1.5 基于光刻掩膜技术的微区电化学高通量表征平台研究 |
2.2 目前研究中存在的问题 |
2.2.1 传统稳态测试技术存在的不足 |
2.2.2 微区腐蚀体系表征存在的问题 |
2.2.3 典型材料腐蚀表征存在的问题 |
2.3 研究内容及技术路线 |
2.3.1 研究内容 |
2.3.2 研究技术路线 |
3 常用腐蚀电化学表征技术比较研究 |
3.1 引言 |
3.2 实验材料及方法 |
3.2.1 实验材料和仪器 |
3.2.2 失重法 |
3.2.3 线性极化电阻法 |
3.2.4 电化学交流阻抗谱法 |
3.2.5 Tafel极化曲线多参数拟合法 |
3.2.6 电化学频率调制法 |
3.3 常用腐蚀电化学表征技术比较研究结果与讨论 |
3.3.1 失重结果分析 |
3.3.2 LPR结果分析 |
3.3.3 EIS分析 |
3.3.4 Tafel极化曲线拟合及分析 |
3.3.5 EFM结果分析 |
3.3.6 综合对比 |
3.4 本章小结 |
4 基于恒电量法的电化学暂态测试方法研究 |
4.1 引言 |
4.2 恒电量法暂态技术方法与原理 |
4.2.1 恒电量法基本原理 |
4.2.2 恒电量曲线线性拟合原理 |
4.2.3 时域数据傅里叶时频转换的数学原理 |
4.3 暂态测试方法优化设计及合理性分析 |
4.3.1 基于恒电量法的电化学暂态测试方法优化设计 |
4.3.2 RC回路时域数据时频转换的可行性分析 |
4.3.3 脉冲时间的合理性论证 |
4.3.4 脉冲时间的控制原则及其适用体系 |
4.3.5 测试总耗时的理论评估 |
4.4 本章小结 |
5 暂态测试方法在微区高阻抗体系的应用 |
5.1 引言 |
5.2 实验材料及方法 |
5.2.1 掩膜尺寸优化 |
5.2.2 微区实验材料及试样制备 |
5.2.3 SKPFM测试 |
5.2.4 SEM及EDS测试 |
5.2.5 微区电化学测试 |
5.3 DSS 2205微区非暂态测试结果与讨论 |
5.3.1 SKPFM及EDS分析 |
5.3.2 不同孔径微区EIS及PDP测试 |
5.4 DSS 2205微区恒电量暂态测试结果与讨论 |
5.4.1 DSS 2205微区纯铁素体暂态测试 |
5.4.2 DSS 2205微区混合相及纯奥氏体暂态测试 |
5.4.3 DSS 2205微区电化学特性成系列定量化表征 |
5.5 本章小结 |
6 暂态测试方法在高溶液电阻体系的应用 |
6.1 引言 |
6.2 实验材料及实验方法 |
6.2.1 N_2O_4溶液介质的特点 |
6.2.2 实验材料、装置及测试方法 |
6.3 非暂态技术在N_2O_4体系应用研究 |
6.3.1 EIS结果分析 |
6.3.2 PDP结果分析 |
6.4 暂态技术在N_2O_4体系应用研究 |
6.4.1 5A06/N_2O_4溶液体系暂态测试 |
6.4.2 5052/N_2O_4溶液体系暂态测试 |
6.4.3 JH2219/N_2O_4溶液体系暂态测试 |
6.5 暂态技术在模拟溶液应用研究 |
6.5.1 5A06/模拟溶液体系暂态测试 |
6.5.2 JH2219/模拟溶液体系暂态测试 |
6.5.3 两种材料/模拟溶液体系汇总对比 |
6.6 本章小结 |
7 结论与展望 |
7.1 结论 |
7.2 展望 |
8 创新点 |
参考文献 |
作者简历及在学研究成果 |
学位论文数据集 |
(2)稀土镁合金析出相微电偶腐蚀行为的第一性原理计算和实验研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 镁合金腐蚀机理 |
1.2 镁合金的腐蚀类型 |
1.3 稀土镁合金腐蚀行为的研究现状 |
1.4 金属腐蚀第一性原理计算的研究进展 |
1.4.1 表面性质的第一性原理计算 |
1.4.2 金属相稳定性的第一性原理计算 |
1.5 腐蚀的第一性原理计算与实验结合的研究进展 |
1.6 本课题的研究目的及意义 |
1.7 本文的研究内容 |
第二章 实验与第一性原理计算方法 |
2.1 实验方法 |
2.1.1 实验材料 |
2.1.2 试样加工 |
2.1.3 显微组织观察 |
2.1.4 析出相的表面电势测试 |
2.1.5 腐蚀行为的表征方法 |
2.2 计算方法 |
2.2.1 VASP软件包介绍 |
2.2.2 计算模型 |
2.2.3 表面和界面模型的构建方法 |
2.2.4 计算参数的设置 |
2.2.5 结合能计算 |
2.2.6 电子结构计算 |
2.2.7 表面能与功函数计算 |
2.2.8 析出相与基体之间的界面能 |
第三章 二元稀土镁合金的组织结构和腐蚀行为研究 |
3.1 Mg-Ce和 Mg-Nd合金的组织结构分析 |
3.1.1 金相组织观察 |
3.1.2 析出相形貌和组成分析 |
3.1.3 析出相的微观结构 |
3.2 Mg-Gd和 Mg-Y合金的组织结构分析 |
3.2.1 金相组织观察 |
3.2.2 析出相形貌和组成分析 |
3.2.3 析出相的微观结构 |
3.3 纯镁的腐蚀形貌 |
3.4 Mg-Ce和 Mg-Nd合金的腐蚀行为 |
3.4.1 采用SEM观察腐蚀形貌 |
3.4.2 采用EC-AFM观察腐蚀形貌 |
3.4.3 电化学测试结果及分析 |
3.5 Mg-Gd和 Mg-Y合金的腐蚀行为 |
3.5.1 采用SEM观察腐蚀形貌 |
3.5.2 采用EC-AFM观察腐蚀形貌 |
3.5.3 电化学测试结果及分析 |
3.6 本章小结 |
第四章 轻稀土Ce和Nd对镁合金腐蚀行为影响的第一性原理计算 |
4.1 稀土相和基体相的电子结构 |
4.1.1 结合能计算 |
4.1.2 态密度计算 |
4.2 纯镁的电子功函数和表面能计算 |
4.3 第二相和镁基体的电子功函数和表面能计算 |
4.3.1 基体相的电子功函数计算 |
4.3.2 第二相的电子功函数和表面能计算 |
4.3.3 析出相与基体的电势差测定 |
4.4 结果讨论 |
4.5 本章小结 |
第五章 重稀土Gd和Y对镁合金腐蚀行为影响的第一性原理计算 |
5.1 稀土相和基体相的电子结构 |
5.1.1 结合能计算 |
5.1.2 态密度计算 |
5.2 第二相和基体相的电子功函数和表面能计算 |
5.2.1 基体相的电子功函数计算 |
5.2.2 第二相的电子功函数和表面能计算 |
5.2.3 析出相与基体的电势差测定 |
5.3 稀土相和基体的界面能计算 |
5.4 结果讨论 |
5.5 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
致谢 |
攻读学位期间发表的学术论文及取得的科研成果 |
作者简介 |
(3)微区腐蚀电化学高通量表征技术的开发与应用(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
Abstract |
缩写清单 |
1 引言 |
2 文献综述 |
2.1 金属腐蚀研究简介 |
2.1.1 金属腐蚀理论 |
2.1.2 金属腐蚀行为研究方法 |
2.1.3 金属腐蚀行为高效评价研究现状 |
2.2 高通量实验简介 |
2.2.1 高通量实验基本特征 |
2.2.2 高通量制备技术 |
2.2.3 高通量表征技术 |
2.3 宏观腐蚀研究高通量表征技术现状 |
2.3.1 基于光学测量的高通量表征技术 |
2.3.2 基于新型液池的高通量表征技术 |
2.3.3 基于阵列电极的高通量表征技术 |
2.3.4 基于修正带液池的高通量表征技术 |
2.4 微区腐蚀研究高通量表征技术现状 |
2.4.1 基于微探针的微区技术 |
2.4.2 基于微液池的微区技术 |
2.5 金属腐蚀高通量实验特点 |
2.6 本文研究目标、研究内容、研究方法 |
2.6.1 研究目标 |
2.6.2 研究内容 |
2.6.3 研究方法 |
3 微区腐蚀电化学高通量表征平台的开发 |
3.1 玻璃毛细管微液池测试技术概况 |
3.2 微区腐蚀电化学高通量测试平台的开发 |
3.3 数据质量可靠性测试 |
3.4 本章小结 |
4 SA508-309L/308L焊接接头熔合线区域腐蚀行为研究 |
4.1 引言 |
4.2 实验材料和方法 |
4.2.1 实验材料 |
4.2.2 实验方法 |
4.3 实验结果与讨论 |
4.3.1 焊接接头熔合线区域金相组织、成分分析 |
4.3.2 焊接接头熔合线区域EBSD分析 |
4.3.3 焊接接头熔合线区域SKPFM分析 |
4.3.4 焊接接头熔合线区域微区电化学表征 |
4.3.5 焊接接头熔合线区域耐蚀性能分析 |
4.4 本章小结 |
5 SA508-309L/308L焊接接头微区电化学性能的高通量研究 |
5.1 引言 |
5.2 实验材料和方法 |
5.2.1 实验材料 |
5.2.2 实验方法 |
5.3 实验结果 |
5.3.1 焊接接头组织形貌表征 |
5.3.2 焊接接头成分表征 |
5.3.3 焊接接头力学性能表征 |
5.3.4 焊接接头微区电化学高通量表征 |
5.4 分析和讨论 |
5.4.1 成分对焊接接头组织的影响 |
5.4.2 成分、显微组织对焊接接头力学性能的影响 |
5.4.3 成分、显微组织对焊接接头微区电化学性能的影响 |
5.4.4 焊接接头力学性能与耐蚀性能的关系 |
5.5 本章小结 |
6 SA508-309L焊接接头整体腐蚀行为的高通量研究 |
6.1 引言 |
6.2 实验材料和方法 |
6.2.1 实验材料 |
6.2.2 实验方法 |
6.3 实验结果和讨论 |
6.3.1 夹杂物观察和分析 |
6.3.2 焊接接头腐蚀过程高通量研究 |
6.4 本章小结 |
7. 2205双相不锈钢微区电化学性能的高通量研究 |
7.1 引言 |
7.2 实验材料和方法 |
7.2.1 实验材料 |
7.2.2 实验方法 |
7.3 实验结果 |
7.3.1 双相钢成分及显微结构表征 |
7.3.2 双相钢微区电化学高通量表征 |
7.4 分析和讨论 |
7.4.1 相组成对耐蚀性能的影响 |
7.4.2 晶粒取向对耐蚀性能的影响 |
7.4.3 不同取向晶粒间的耦合效应对耐蚀性能的影响 |
7.4.4 残余应变对耐蚀性能的影响 |
7.5 本章小结 |
8. 主要结论、创新点及工作展望 |
8.1 主要结论 |
8.2 创新点 |
8.3 工作展望 |
参考文献 |
作者简历及在学研究成果 |
学位论文数据集 |
(4)典型钢铁材料海洋铜绿假单胞菌腐蚀行为及胞外电子传递机制研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
Abstract |
1 引言 |
2 绪论 |
2.1 研究背景及意义 |
2.2 微生物腐蚀研究进展 |
2.2.1 微生物腐蚀定义 |
2.2.2 影响腐蚀的微生物 |
2.2.3 生物膜与微生物腐蚀 |
2.2.4 微生物腐蚀的胞外电子传递机制 |
2.3 铜绿假单胞菌及其吩嗪类化合物 |
2.3.1 铜绿假单胞菌对腐蚀的影响 |
2.3.2 铜绿假单胞菌中的吩嗪化合物 |
2.4 微生物腐蚀研究方法进展 |
2.4.1 传统微生物腐蚀研究方法 |
2.4.2 基因编辑技术 |
2.4.3 扫描电化学显微镜 |
2.5 研究方案 |
3 外源性PYO对P.aeruginosa微生物腐蚀影响的研究 |
3.1 引言 |
3.2 实验方法 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 外源性PYO对P.aeruginosa细胞生长的影响 |
3.3.2 外源性PYO对X80钢腐蚀形貌的影响 |
3.3.3 X80钢腐蚀产物成分分析 |
3.3.4 X80钢腐蚀失重分析 |
3.3.5 X80钢腐蚀电化学行为分析 |
3.3.6 外源性PYO对304不锈钢腐蚀形貌的影响 |
3.3.7 304不锈钢点蚀分析 |
3.3.8 304不锈钢腐蚀产物分析 |
3.3.9 304不锈钢腐蚀电化学分析 |
3.4 本章小结 |
4 基因敲除技术研究典型金属材料P.aeruginosa微生物腐蚀行为 |
4.1 引言 |
4.2 实验方法 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 基因敲除对P.aeruginosa生长特性的影响 |
4.3.2 X80钢腐蚀形貌及腐蚀产物成分分析 |
4.3.3 X80钢腐蚀电化学分析 |
4.3.4 304不锈钢腐蚀形貌及腐蚀产物分析 |
4.3.5 304不锈钢腐蚀电化学分析 |
4.4 分析与讨论 |
4.5 本章小结 |
5 P.aeruginosa在不同碳源条件下对X80钢腐蚀机制研究 |
5.1 引言 |
5.2 实验方法 |
5.3 实验结果与讨论 |
5.3.1 不同碳源条件对P.aeruginosa生长特性的影响 |
5.3.2 生物膜形貌分析 |
5.3.3 腐蚀失重分析 |
5.3.4 腐蚀产物分析 |
5.3.5 腐蚀电化学分析 |
5.3.6 分析与讨论 |
5.4 本章小结 |
6 P.aeruginosa在不同电子受体含量下对304不锈钢腐蚀机制研究 |
6.1 引言 |
6.2 实验方法 |
6.3 实验结果和讨论 |
6.3.1 不同电子受体含量对P.aeruginosa生长特性的影响 |
6.3.2 生物膜形貌分析 |
6.3.3 点蚀分析 |
6.3.4 表面元素释放分析 |
6.3.5 钝化膜成分分析 |
6.3.6 腐蚀电化学分析 |
6.3.7 扫描电化学显微镜分析 |
6.3.8 分析与讨论 |
6.4 本章小结 |
7 结论 |
参考文献 |
作者简历及在学研究成果 |
学位论文数据集 |
(5)钝化膜对钛合金不同腐蚀形态的影响机制研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 钛的概述 |
1.1.1 钛的分类和微观组织 |
1.1.2 钛在海洋中的应用 |
1.2 钛合金的钝化机理 |
1.2.1 钛合金钝化膜的性质 |
1.2.2 钛合金钝化膜的破坏 |
1.3 钛合金的腐蚀类型 |
1.3.1 缝隙腐蚀 |
1.3.2 电偶腐蚀 |
1.3.3 氢脆 |
1.3.4 应力腐蚀 |
1.3.5 磨损腐蚀 |
1.3.6 生物污损腐蚀 |
1.4 钛合金在海洋环境的腐蚀研究 |
1.5 本论文的研究目的及内容 |
第二章 实验材料及研究方法 |
2.1 实验材料 |
2.1.1 钛合金 |
2.1.2 其他合金 |
2.2 合金的组织和元素分布 |
2.2.1 微观结构 |
2.2.2 成分分析 |
2.3 电偶腐蚀测试 |
2.3.1 电化学测试 |
2.3.2 阴极防护涂层的制备 |
2.3.3 阳极防护涂层的制备 |
2.3.4 失重试验测试 |
2.4 缝隙腐蚀测试 |
2.4.1 缝隙腐蚀浸泡测试 |
2.4.2 缝隙腐蚀电化学测试 |
2.5 表面钝化膜划伤测试 |
2.6 电化学测试 |
2.7 腐蚀形貌观察及成分分析测试 |
2.7.1 扫描电子显微镜(SEM) |
2.7.2 X射线光电子能谱(XPS) |
2.7.3 原子力显微镜(AFM)和开尔文探针显微镜(KPFM)检测 |
2.7.4 扫描振动电极检测(SVET) |
第三章 微观形貌与腐蚀介质对钛合金腐蚀行为的影响 |
3.1 引言 |
3.2 微观结构对腐蚀性能的影响 |
3.2.1 ZTi60、TC4-L和TC4-H的微观结构和相组成 |
3.2.2 ZTi60、TC4-L和TC4-H钛合金的电化学曲线测试结果 |
3.3 介质对TC4钛合金腐蚀性能的影响 |
3.3.1 浸泡腐蚀形貌对比 |
3.3.2 不同离子对TC4钛合金电化学行为的影响 |
3.4 本章小结 |
第四章 不同铁含量的TC4钛合金在微量F~-中的缝隙腐蚀行为 |
4.1 引言 |
4.2 钛合金在含微量F~-的氯化钠溶液中的缝隙腐蚀行为 |
4.2.1 F~-浓度对TC4钛合金钝化膜的影响 |
4.2.2 缝隙腐蚀电流监测结果 |
4.2.3 腐蚀产物膜成分分析和形貌观测 |
4.2.4 F~-浓度对缝隙腐蚀的影响 |
4.2.5 分析与讨论 |
4.3 Fe含量对TC4钛合金缝隙腐蚀的作用机制 |
4.3.1 不同Fe含量的TC4钛合金的微观结构和相组织 |
4.3.2 TC4钛合金的成分分布对表面Volta电位的影响 |
4.3.3 不同Fe含量TC4钛合金的缝隙腐蚀行为 |
4.3.4 电化学测试 |
4.3.5 分析与讨论 |
4.4 本章小结 |
第五章 氧和氟对钛合金划伤区表面钝化膜再钝化的交互影响机制 |
5.1 引言 |
5.2 中性条件下F-对ZTi60钝化膜的作用机制 |
5.2.1 F~-的含量对ZTi60钝化膜电化学性能的影响 |
5.2.2 F~-及其含量对膜层成分及厚度的影响 |
5.2.3 F~-及其含量对ZTi60钝化膜电子传输性能的影响 |
5.2.4 分析与讨论 |
5.3 表面损伤后钝化膜的腐蚀行为 |
5.3.1 氟含量对表面划伤后的钝化膜腐蚀行为的影响 |
5.3.2 分析与讨论 |
5.4 溶解氧含量降低后损伤处钝化膜的腐蚀行为 |
5.4.1 电解质中溶解氧对划伤后钝化膜钝化行为的影响 |
5.4.2 分析与讨论 |
5.5 本章小结 |
第六章 钝化膜对钛合金与异种金属连接时的电偶腐蚀行为影响 |
6.1 引言 |
6.2 钛合金与异种金属间的电偶腐蚀 |
6.2.1 钛合金ZTi60与异种金属偶接15 d的电偶腐蚀 |
6.2.2 钛合金TA2与异种金属偶接20 h的电偶腐蚀 |
6.2.3 总结与讨论 |
6.3 表面防护措施对ZTi60-Al 2024电偶腐蚀行为的影响 |
6.3.1 ZTi60表面微弧氧化(MAO)处理对电偶腐蚀的影响 |
6.3.2 Al 2024表面有机涂层处理对电偶腐蚀的影响 |
6.4 本章小结 |
第七章 总结 |
参考文献 |
致谢 |
在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
(7)镍基800合金腐蚀电化学性能和影响因素研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
缩写与符号说明 |
第一章 绪论 |
1.1 镍基合金材料在压水堆核电站中的应用 |
1.1.1 压水堆核电站工作原理 |
1.1.2 压水堆核电站蒸汽发生器传热管材料的发展 |
1.2 镍基合金耐蚀性及钝化膜性能研究 |
1.2.1 影响镍基合金钝化膜耐蚀性的合金元素 |
1.2.2 研究合金耐蚀性的传统电化学方法 |
1.2.2.1 动电位极化曲线与电化学阻抗谱 |
1.2.2.2 Mott-Schottky曲线 |
1.3 扫描电化学显微镜在金属腐蚀研究领域中的应用 |
1.3.1 扫描电化学显微镜原理 |
1.3.2 扫描电化学显微镜工作模式 |
1.3.3 金属腐蚀研究中扫描电化学显微镜的应用进展 |
1.4 研究目的、意义及思路 |
1.4.1 研究目的及意义 |
1.4.2 研究思路 |
参考文献 |
第二章 实验部分 |
2.1 研究电极和溶液 |
2.1.1 研究电极 |
2.1.2 实验溶液 |
2.2 实验仪器及方法 |
2.2.1 极化曲线测试 |
2.2.2 电化学阻抗谱测试 |
2.2.3 Mott-Schottky测试 |
2.2.4 扫描电化学显微镜(SECM)测试 |
第三章 镍基800合金在侵蚀性溶液中的电化学特性研究 |
3.1 动电位极化曲线测试 |
3.2 电化学阻抗谱测试 |
3.2.1 浸泡时间的影响 |
3.2.2 侵蚀性离子浓度的影响 |
3.3 溶液pH对合金腐蚀的影响 |
3.4 Mott-Schottky分析 |
3.5 本章小结 |
参考文献 |
第四章 混合侵蚀性离子对镍基800合金腐蚀电化学行为的影响 |
4.1 800合金在混合侵蚀性溶液中的腐蚀特性 |
4.1.1 动电位极化曲线结果 |
4.1.2 电化学阻抗谱结果 |
4.2 S_2O_3~(2-)对合金在Cl~-和SO_4~(2-)混合溶液中电化学行为的影响 |
4.2.1 动电位极化曲线分析 |
4.2.2 电化学阻抗谱特征 |
4.2.3 Mott-Schottky研究 |
4.3 本章小结 |
参考文献 |
第五章 镍基800合金腐蚀特征的原位电化学扫描探针研究 |
5.1 SECM探针性能检测及工作模式的选择 |
5.1.1 探针性能检测 |
5.1.2 SECM工作模式的选择 |
5.2 单一侵蚀性离子对合金局部腐蚀的影响 |
5.3 不同pH溶液中合金的局部电化学测试 |
5.4 S_2O_3~(2-)对Cl~-和SO_4~(2-)混合溶液中合金局部腐蚀的影响 |
5.5 本章小结 |
参考文献 |
第六章 总结论 |
致谢 |
攻读硕士学位期间发表的论文 |
学位论文评阅及答辩情况表 |
(8)铌和锑微合金化高强钢在污染海洋大气中的应力腐蚀机理研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
Abstract |
1 引言 |
2 文献综述 |
2.1 海洋工程用低合金高强钢及其服役环境特征 |
2.1.1 海洋工程中低合金钢的应用现状及发展趋势 |
2.1.2 海洋工程中低合金高强钢的典型服役环境 |
2.2 海洋大气环境中690 MPa级低合金钢的应力腐蚀研究 |
2.2.1 海洋工程中690 MPa级低合金钢的成分与组织 |
2.2.2 海洋大气环境中690 MPa级低合金钢的SCC概述 |
2.2.3 SO_2污染海洋大气环境中低合金高强钢的SCC行为 |
2.3 海洋工程用低合金高强钢耐SCC性能的优化设计 |
2.3.1 海洋工程用低合金高强钢的基本设计原则 |
2.3.2 海洋工程用低合金钢耐SCC性能的合金成分调控 |
2.3.3 海洋工程用低合金钢耐SCC性能的组织结构调控 |
2.4 材料微区电化学和微观表征技术在SCC研究中的应用 |
2.4.1 微区电化学技术 |
2.4.2 材料微观表征技术 |
3 微合金化对高强钢微观结构和腐蚀电化学过程的影响 |
3.1 引言 |
3.2 实验方法 |
3.2.1 实验材料和溶液 |
3.2.2 电化学实验 |
3.2.3 周浸实验 |
3.3 实验结果与讨论 |
3.3.1 材料成分及力学性能 |
3.3.2 微观结构分析 |
3.3.3 电化学行为 |
3.3.4 大气腐蚀行为 |
3.3.5 分析与讨论 |
3.4 本章小结 |
4 Nb微合金化对高强钢污染海洋大气环境SCC行为和机理的影响 |
4.1 引言 |
4.2 实验方法 |
4.2.1 实验材料和溶液 |
4.2.2 SCC模拟实验 |
4.2.3 电化学实验 |
4.3 实验结果与讨论 |
4.3.1 Nb微合金化对电化学行为的影响 |
4.3.2 Nb微合金化对表面腐蚀产物的影响 |
4.3.3 Nb微合金化对SCC行为规律的影响 |
4.3.4 分析与讨论 |
4.4 本章小结 |
5 Sb微合金化对高强钢污染海洋大气环境SCC行为和机理的影响 |
5.1 引言 |
5.2 实验方法 |
5.2.1 实验材料和溶液 |
5.2.2 SCC模拟实验 |
5.2.3 电化学实验 |
5.3 实验结果与讨论 |
5.3.1 Sb微合金化对电化学行为的影响 |
5.3.2 Sb微合金化对表面腐蚀产物的影响 |
5.3.3 Sb微合金化对SCC行为规律的影响 |
5.3.4 分析与讨论 |
5.4 本章小结 |
6 Nb和Sb微合金化对高强钢在预充氢条件下SCC行为的影响 |
6.1 引言 |
6.2 实验方法 |
6.2.1 实验材料和溶液 |
6.2.2 电化学实验 |
6.2.3 慢应变速率拉伸实验 |
6.2.4 电化学测氢法 |
6.3 实验结果与讨论 |
6.3.1 微观结构分析 |
6.3.2 电化学行为 |
6.3.3 可扩散氢含量 |
6.3.4 SCC行为规律 |
6.3.5 分析与讨论 |
6.4 本章小结 |
7 结论 |
参考文献 |
作者简历及在学研究成果 |
学位论文数据集 |
(9)微区电化学方法在电偶腐蚀领域的应用(论文提纲范文)
0前言 |
1 电偶腐蚀的研究与防护 |
1.1 电偶腐蚀的研究 |
1.2 电偶腐蚀的防护 |
2 微区电化学方法 |
2.1 丝束电极技术(WBE) |
2.2 扫描电化学显微镜技术(SECM) |
2.3 扫描振动参比电极技术(SVET) |
2.4 局部电化学交流阻抗谱技术(LEIS) |
2.5 扫描开尔文探针技术(SKP) |
3 总结与展望 |
(10)钛/钛合金钝化行为与机理研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
Abstract |
1 引言 |
2 文献综述 |
2.1 金属钝化理论 |
2.2 金属钝化动力学研究现状 |
2.2.1 再钝化电流-时间关系 |
2.2.2 钝化动力学模型 |
2.2.3 钝化行为研究 |
2.3 金属钝化膜的研究现状 |
2.3.1 金属钝化膜电化学研究 |
2.3.2 金属钝化膜成分与结构 |
2.3.3 钝化膜稳定性的影响因素 |
2.4 金属钝化的同步辐射研究进展 |
2.4.1 同步辐射装置 |
2.4.2 钝化膜结构的同步辐射研究 |
2.4.3 电化学动力学过程的同步辐射原位研究 |
2.5 目前研究中存在的问题 |
2.6 研究目的与主要内容 |
2.6.1 研究意义与目的 |
2.6.2 研究内容与技术路线 |
2.6.3 拟解决的科学问题 |
2.6.4 研究的创新点 |
3 钛合金钝化行为 |
3.1 引言 |
3.2 实验方法 |
3.2.1 实验材料与环境体系 |
3.2.2 SEM实验 |
3.2.3 电化学实验 |
3.2.4 金属电极擦伤再钝化实验 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 显微组织分析 |
3.3.2 电化学行为 |
3.3.3 擦伤再钝化行为 |
3.3.4 基于溶解/成膜模型的再钝化初期暂态电流分析 |
3.3.5 基于高场模型的再钝化转变期暂态电流分析 |
3.3.6 钝化暂态过程膜生长特性 |
3.4 小结 |
4 金属钛钝化膜结构 |
4.1 引言 |
4.2 实验方法 |
4.2.1 实验材料与环境体系 |
4.2.2 电化学实验 |
4.2.3 AES实验 |
4.2.4 XPS实验 |
4.2.5 XAFS实验与数据处理 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 钝化膜的电化学特性 |
4.3.2 钝化膜的成分与厚度 |
4.3.3 钝化膜的化学态与分布 |
4.3.4 钝化膜的局域结构 |
4.4 小结 |
5 金属钛钝化膜原位生长的多技术联用动态研究 |
5.1 引言 |
5.2 实验方法 |
5.2.1 实验材料与环境体系 |
5.2.2 动态原位电解池设计 |
5.2.3 原位电化学实验 |
5.2.4 原位XAFS实验 |
5.2.5 原位SERS实验 |
5.3 结果与讨论 |
5.3.1 钝化膜原位生长的电化学特性 |
5.3.2 原位与非原位生长钝化膜的结构比较 |
5.3.3 钝化膜原位生长的局域结构演化 |
5.3.4 钝化膜原位生长的分子结构演化 |
5.3.5 钝化膜原位生长机制与时间稳定性 |
5.4 小结 |
6 金属钛钝化机理与定量分析 |
6.1 引言 |
6.2 实验方法 |
6.2.1 实验材料与环境体系 |
6.2.2 电化学实验 |
6.2.3 EIS实验 |
6.2.4 Mott-Schottky实验 |
6.2.5 EXAFS实验 |
6.3 结果与讨论 |
6.3.1 长时钝化的电化学特性 |
6.3.2 钝化膜的电学性质 |
6.3.3 钝化膜的半导体性质 |
6.3.4 钝化膜的局域结构与结构参数 |
6.3.5 钝化膜中点缺陷扩散定量模型 |
6.3.6 钝化膜中氧空位扩散系数的计算与验证 |
6.4 小结 |
7 结论 |
参考文献 |
作者简历及在学研究成果 |
学位论文数据集 |
四、电化学扫描探针显微镜在腐蚀电化学研究中的应用(论文参考文献)
- [1]电化学暂态测试技术对比研究、优化及应用[D]. 蔡双雨. 北京科技大学, 2021(08)
- [2]稀土镁合金析出相微电偶腐蚀行为的第一性原理计算和实验研究[D]. 付晓雨. 内蒙古工业大学, 2021(01)
- [3]微区腐蚀电化学高通量表征技术的开发与应用[D]. 赖召贵. 北京科技大学, 2021(08)
- [4]典型钢铁材料海洋铜绿假单胞菌腐蚀行为及胞外电子传递机制研究[D]. 黄路遥. 北京科技大学, 2021(01)
- [5]钝化膜对钛合金不同腐蚀形态的影响机制研究[D]. 赵平平. 中国科学技术大学, 2021(09)
- [6]有机涂层防护性能的电化学研究进展[J]. 刘玉欣,何东昱,孙哲,王凯博,李长青,吕耀辉. 表面技术, 2021(03)
- [7]镍基800合金腐蚀电化学性能和影响因素研究[D]. 徐文东. 山东大学, 2020(10)
- [8]铌和锑微合金化高强钢在污染海洋大气中的应力腐蚀机理研究[D]. 吴伟. 北京科技大学, 2020
- [9]微区电化学方法在电偶腐蚀领域的应用[J]. 王雷,孔小东,苏小红,李曦. 材料保护, 2020(01)
- [10]钛/钛合金钝化行为与机理研究[D]. 王璐. 北京科技大学, 2020(06)