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锆基大块非晶合金及其晶化合金的耐腐蚀性能研究

蔡礼平  
【摘要】: 用铜模吸铸法制备了Zr60Al15Ni25、Zr52.5Al10Ni10Cu15Be12.5和Zr65Al10Ni10Cu15锆基大块非晶,根据合金的DSC曲线制定了不同的等温退火工艺,获得了与非晶态合金具有相同成分的退火晶化合金。通过测定非晶态合金和晶化合金在3.5%NaCl溶液、2mol/LNaOH溶液和0.5mol/LH2SO4溶液中的极化曲线,结合扫描电镜(SEM)和能量散射X射线谱(EDS)分析,研究块体非晶合金及其晶化合金的耐腐蚀性能,并讨论它们在不同溶液中的腐蚀机理的差异。 通过比较不同成分的块体非晶合金在0.5mol/L H2SO4溶液中的耐腐蚀性能,发现合金在该溶液中都具有非常优异的耐腐蚀性能,表面状态保持较好;但在2mol/LNaOH溶液中,只有Zr60Al15Ni25块体非晶合金没有发生明显的腐蚀,其他两种块体非晶合金都发生了明显的腐蚀,没有点蚀现象发生;在3.5%NaCl溶液中,合金均发生了明显的点蚀,表面有大量的点蚀坑形成。合金中添加的Cu元素和Be元素由于与其他元素之间具有很大的电位差,容易形成腐蚀微电池,降低了Zr60Al15Ni25块体非晶的耐腐蚀性能。同一成分的块体非晶在3.5%NaCl溶液、2mol/LNaOH溶液和0.5mol/LH2SO4溶液中的耐腐蚀性能的强弱都表现为0.5mol/LH2SO42mol/LNaOH 3.5%NaCl。 比较块体非晶合金及其晶化合金分别在3.5%NaCl溶液、2mol/LNaOH溶液和0.5mol/LH2SO4溶液中的腐蚀行为,发现晶化合金由于结构发生了改变,形成了大量的结构缺陷,表现为退火晶化的非晶合金的耐腐蚀性能比块体非晶合金差。此外由于非晶态合金是热力学亚稳态结构,表面原子在3.5%NaCl溶液中较晶化合金的表面原子具有更高的活性,能够形成更多的点蚀坑,但这种特性同时也可以加速钝化膜的形成,保护合金。但晶化合金的点蚀坑生长要比非晶合金迅速,对合金基体的破坏更严重,点蚀行为的发生可以利用点缺陷模型(PDM)解释。


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