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高强度航空铝合金局部腐蚀的电化学研究

曹发和  
【摘要】:本论文采用电化学阻抗谱(electrochemical impedance spectroscopy,EIS)、电化学噪声(electrochemical noise,EN)等电化学技术结合扫描电镜(SEM)、金相显微镜(Metallscopy)等材料研究手段对纯铝、LY12(即AA2024)和LC4(即AA7075)在不同局部腐蚀加速溶液中的腐蚀行为进行了研究。得到了如下结论: 点蚀主要发生在铝合金中化学式量较低的第二相本体上或化学式量较高的第二相粒子的周围、并具有随机性和离散性的特征;高浓度Cl~-离子促进了铝合金的腐蚀、抑制了非稳态点蚀的再钝化过程。电化学噪声谱中出现的连续电位波动可能是由几个平行或串行的点蚀过程所产生的电位波动组合而成。 电化学阻抗谱中Nyquist和Bode曲线的形状特征可以区分不同时效铝合金的晶间腐蚀敏感性,Rt和Clf/Cdl随时间变化的曲线特征可以评估局部腐蚀的程度;同时提出了表征铝合金晶间腐蚀程度的新参数Clf/Cdl,并证明了该参数在铝合金剥蚀程度表征中的普适性。研究同时表明:Td态LC4铝合金的电化学阻抗谱在整个浸泡过程中主要表现为一个容抗行为,对应的形貌特征表明电极主要发生点蚀行为。在T3和T6态LY12合金以及Ts态LC4合金的电化学阻抗谱中,实轴以上均表现为两个容抗弧行为;其中高频部分对应腐蚀电极原始界面的双电层充放电行为,而低频部分起源于因侵蚀性阴离子攻击产生的新界面。此外,还初步探讨了不同时效制度对铝合金中第二相粒子的分布规律和电化学行为的影响。 LC4和LY12铝合金在剥蚀过程中表现出类似的电化学规律。在浸泡初期,EIS谱由高一中频压缩容抗弧和低频感抗弧组成;随腐蚀时间延长,荷移电阻迅速降低、腐蚀速度快速增加,同时,H~+浓度也迅速降低。随着H~+的消耗,腐蚀速度迅速降低,表明阴极过程是腐蚀过程的速率控制步骤。对于LY12铝合金,其T6态剥蚀敏感性大于T3态;而对于LC4铝合金,其Td态的剥蚀敏感性大于Ts态。当剥蚀开始发生时,低频感抗消失,Nyquist图主要由两个容抗弧组成。高-中频对应原界面,低频对应与因剥蚀而产生的新界面。 论文同时研究了LY12—T3态合金在改进的EXCO溶液中的电化学噪声特征和LC4—Ts态合金在EXCO溶液中的电化学阻抗谱特征的演化规律,发现在


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