论文题目: 高强度航空铝合金局部腐蚀的电化学研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 物理化学
作者: 曹发和
导师: 张鉴清
关键词: 铝合金,点蚀,晶间腐蚀,剥蚀,电化学噪声,电化学阻抗谱,数学模型
文献来源: 浙江大学
发表年度: 2005
论文摘要: 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
论文目录:
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 前言
1.2 铝及铝合金的腐蚀性能及国内外研究现状
1.2.1 点蚀
(1) 亚稳点蚀和稳定点蚀
(2) 点蚀扩展阶段
(3) 侵蚀性阴离子作用
1.2.2 晶间腐蚀
(1) 晶间腐蚀机理
(2) 热处理时效与晶间腐蚀
(3) 晶界沉淀相和杂质相作用机理的模拟研究
(4) 铝合金的击穿电位
1.2.3 剥蚀
(1) 剥蚀机理研究
(2) 热处理时效对剥蚀行为的影响
(3) 合金元素对剥蚀行为的影响
(4) 剥蚀的其他测试体系和评价方法
1.3 电化学研究方法
1.3.1 电化学阻抗技术
(1) 电化学技术的发展
(2) 电化学阻抗应用
1.3.2 电化学噪声技术
(1) 电化学噪声的分类
(2) 电化学噪声的测量
(3) 电化学噪声的分析方法
本章参考文献
第二章 铝及其合金的点蚀研究
2.1 前言
2.2 实验方法
2.2.1 电化学噪声
2.2.2 电化学阻抗谱法
2.2.3 电化学极化
2.3 纯铝在中性NaCl溶液中的电化学行为
2.3.1 电化学噪声结果与讨论
2.3.2 电化学阻抗结果与讨论
2.3.3 极化曲线
2.3.4 结论
2.4 LC4铝合金在氯化钠溶液中的点蚀特征
2.4.1 结果和讨论
(1) 电化学噪声分析
(2) 电化学阻抗分析
2.4.2 结论
2.5 LY12铝合金在NaCl和Na_2SO_4溶液中的电化学行为
2.5.1 结果和讨论
(1) 阻抗结果
2.5.2 小结
本章参考文献
第三章 铝合金晶间腐蚀的电化学研究
3.1 前言
3.2 试验方法及过程
3.3 试验结果
3.3.1 LY12合金
(1) 晶间腐蚀
3.3.2 LC4合金
(1) 晶间腐蚀结果
3.4 讨论
3.4.1 局部腐蚀敏感性研究
(1) LY12合金
(2) LC4合金
3.4.2 局部腐蚀程度研究
3.5 结论
本章参考文献
第四章 铝合金的剥蚀研究
4.1 前言
4.2 实验
4.3 结果与讨论
4.3.1 LY12铝合金
(1) 剥蚀结果
4.3.2 LC4铝合金
(1) 阻抗演化规律
(2) 讨论
4.4 结论
本章参考文献
第五章 电化学噪声分析软件的实现
5.1 电化学噪声傅立叶分析
5.1.1 前言
5.1.2 快速傅立叶变换背景
5.1.3 频谱的实现
5.1.4 实验验证
5.2 小波变换实现
5.2.1 小波变换背景
5.2.2 小波变换在电化学噪声中的应用
5.2.3 离散小波变换的理论基础
5.2.4 Matlab中M文件
5.2.5 实验验证
5.3 本章小结
本章参考文献
第六章 局部腐蚀类型转化的电化学噪声分析
6.1 前言
6.2 实验
6.2.1 电极材料和腐蚀加速溶液
6.2.2 实验过程
6.3 结果和讨论
6.3.1 点蚀阶段
6.3.2 晶间腐蚀阶段
6.3.3 剥蚀阶段
6.4 结论
本章参考文献
第七章 局部腐蚀类型转换机制的研究
7.1 前言
7.2 实验
7.3 电化学阻抗分析与讨论
7.3.1 阻抗结果总结
7.3.2 阻抗结果讨论
(1) 阶段一(0.4＜pH＜3.0)
(2) 阶段二(4.0＞pH＞3.0)
(3) 阶段三(pH≈4.0)
(4) 讨论
7.4 结论
本章参考文献
附录：攻读博士学位发表和投稿的文章
致谢
发布时间: 2005-10-26
参考文献
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