铝合金及铜腐蚀的示差图像研究

论文摘要

本文首次应用一种新的示差图像技术（Difference Viewer Imaging Technique,DVIT）研究AA7075铝合金及金属铜的局部腐蚀过程。示差图像技术的特点是能够原位、敏感地观测到用现有的其他图像技术所无法观测到的材料表面细微形貌变化。示差图像技术由于只显示样品表面特定微小区域的动态过程引起的形貌和颜色变化,可在同一时间原位提供样品表面不同位置的局部细微变化动态信息,是一种原位研究材料表面动态过程的强有力工具。（一）AA7075铝合金比强度大、导电导热性能高、耐蚀性好,在航空、汽车、建筑及电子信息等各领域有着广泛应用,但在侵蚀性环境中易发生各种形式的局部腐蚀破坏,成为当前腐蚀研究的一个重点。本研究利用示差图像技术,首次观测到机械打磨后的铝合金在氯化物溶液中发生的一种特殊形式的表面局部腐蚀——条纹腐蚀。首次提出“条纹腐蚀”的概念,系统考察了条纹腐蚀的若干关键性影响因素,对条纹腐蚀发生、发展机理进行讨论,并提出了条纹腐蚀的机理模型并进行模拟计算。主要结果如下:（1）首次观察到AA7075-T6铝合金表面经过打磨后,在NaCl溶液中表面发生的一种特殊的局部腐蚀现象,并首次提出“条纹腐蚀（Streaking Corrosion）”的概念。（2）在NaCl溶液中,AA7075-T6铝合金的条纹腐蚀主要发生在表面机械磨痕的凹槽中,腐蚀沿着磨痕方向生长,在其生长的端头附近区域为低pH的阳极区。条纹腐蚀的发展速度,包括线速度和面速度,与溶液NaCl浓度及溶液中的溶解氧含量密切相关。线速度随着氯离子浓度升高而增大,面速度在低氯离子浓度下也是随氯离子浓度升高而加速,但当NaCl浓度超过0.05 M时,因溶液中

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 腐蚀的形式
• 1.3 腐蚀电化学原理
• 1.4 金属表面状态与局部腐蚀
• 1.5 腐蚀研究方法
• 1.5.1 电化学方法
• 1.5.2 谱学方法
• 1.5.3 扫描探针技术
• 1.5.4 可视技术
• 1.6 本文目的与设想
• 参考文献
• 2 实验技术
• 2.1 示差图像技术
• 2.2 同步辐射X 射线吸收光谱
• 2.3 电化学技术
• 2.4 扫描电子显微镜
• 参考文献
• 3 铝合金的局部条纹腐蚀
• 3.1 引言
• 3.2 实验
• 3.2.1 电极材料及表面处理
• 3.2.2 溶液及凝胶介质
• 3.2.3 电化学测试
• 3.2.4 原位示差图像技术
• 3.2.5 模型的建立
• 3.3 实验结果
• 3.3.1 AA7075 铝合金条纹状腐蚀的行为
• 3.3.2 氯离子浓度对铝合金开路电位的影响
• 3.3.3 开路电位下的条纹腐蚀速率计算
• 3.3.4 氯离子浓度对开路电位下条纹腐蚀速率的影响
• 3.3.5 氯离子浓度对极化条件下条纹腐蚀行为的影响
• 3.3.6 表面粗糙度对条纹腐蚀的影响
• 3.3.7 含有pH 指示剂的凝胶中的条纹腐蚀
• 3.3.8 物理蚀刻及化学蚀刻的影响
• 3.3.9 8006 铝合金的条纹状腐蚀行为
• 3.3.10 条纹腐蚀浓度分布模型计算
• 3.4 讨论
• 3.5 本章小结
• 参考文献
• 4 铜的氧化与还原
• 4.1 引言
• 4.2 实验
• 4.2.1 样品和电极
• 4.2.2 铜的热氧化
• 4.2.3 电化学测试
• 4.2.4 同步X 射线吸收谱和数据分析
• 4.2.5 扫描电镜测试
• 4.3 实验结果
• 4.3.1 晶面取向对铜的热氧化过程的影响
• 4.3.2 晶面取向对氧化铜电化学还原的影响
• 4.3.3 铜的电化学极化行为
• 4.3.4 热氧化形成的氧化铜的电化学还原
• 4.3.5 铜的电化学氧化及还原
• 4.3.6 表面形貌比较
• 4.4 讨论
• 4.4.1 晶面取向对铜热氧化过程的影响
• 4.4.2 晶面取向对氧化铜电化学还原的影响
• 4.4.3 热氧化形成的氧化铜的电化学还原
• 4.4.4 电化学氧化及还原
• 4.5 本章小结
• 参考文献
• 5 结论
• 作者攻读博士学位期间发表及交流的论文
• 致谢