纳米晶纯铝在酸溶液中腐蚀行为的研究

论文摘要

铝材具有质量轻、导电及导热性好等一系列优异性能,被广泛应用于现代社会的各个领域。然而,在许多具有腐蚀性的介质环境中,铝的腐蚀经常发生,影响铝的使用寿命并造成危害。因此,研究铝的耐腐蚀性能,对于指导发展铝的新材料及表面改性新技术具有重要意义。近年来,纳米材料因其独特的性能引起各个领域研究者的广泛关注。纳米材料的腐蚀行为也成为腐蚀科学领域的研究热点。由于材料的微观结构直接影响材料的物理和化学性能,因此,纳米化也会引起材料耐腐蚀性能的改变。本文通过深度轧制技术制备了纳米晶纯铝,并选用普通纯铝作为实验的对比样品,研究了纳米晶纯铝在不同介质环境中的腐蚀行为。本论文工作的重点之一是研究纳米晶纯铝在盐酸溶液中的点蚀行为：通过失重实验,结合扫描电子显微镜和X射线光电子能谱表面分析技术研究了纳米晶纯铝在HC1溶液中自然腐蚀行为。研究表明：纳米化后,纯铝的耐腐蚀性能有所提高。这是因为纳米晶纯铝表面形成的氧化膜稳定性高,阻碍了腐蚀的进行,同时,C1-离子在纳米晶纯铝表面的活性较低,降低了点蚀发生的风险。本论文的另一个重点是研究纳米晶纯铝在含有SO42-和C1-的酸性溶液中的电化学腐蚀行为。通过动电位极化曲线和交流阻抗测试技术,并结合SEM表面分析技术分析了纳米化对纯铝腐蚀行为的影响。研究表明：纳米晶纯铝耐SO42-离子和耐C1-离子水溶液的腐蚀性能增强。这是由于纳米晶纯铝表面氧化膜的稳定性增强,提高了材料的耐腐蚀性能。此外,论文还对纳米晶纯铝在有机酸甲酸溶液中的电化学腐蚀行为进行初步的探讨。结果表明,在低浓度的甲酸溶液中,纳米晶纯铝的耐腐蚀性能高于普通纯铝。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 金属材料纳米化对腐蚀性能的影响
• 1.2.1 纳米材料简介
• 1.2.2 纳米化对材料腐蚀性能的影响
• 1.3 铝和铝合金腐蚀的研究进展
• 1.3.1 铝和铝合金腐蚀的基本类型
• 1.3.2 铝和铝合金的腐蚀机理
• 1.3.3 铝和铝合金在不同介质中的腐蚀研究
• 1.3.4 微观结构对铝和铝合金腐蚀行为的影响
• 1.4 课题研究的意义和内容
• 第2章 纳米晶纯铝的制备
• 2.1 试样的制备
• 2.2 试样的显微测试
• 2.3 试样的形貌和组织特征
• 第3章 纳米晶纯铝的点蚀行为
• 3.1 前言
• 3.2 实验材料与方法
• 3.2.1 实验材料
• 3.2.2 实验方法
• 3.3 实验结果与分析
• 3.3.1 纯铝在盐酸溶液中的静态失重试验
• 3.3.2 纯铝在盐酸溶液中的腐蚀后试样的表面形貌
• 3.3.3 试样表面XPS分析
• 3.4 讨论
• 3.5 小结
• 第4章 纳米晶纯铝的电化学腐蚀行为
• 4.1 前言
• 4.2 实验材料与方法
• 4.2.1 实验材料
• 4.2.2 实验方法
• 4.3 实验结果与分析
• 2SO₄体系中的腐蚀行为研究'>4.3.1 普通纯铝和纳米晶纯铝在HCl+Na₂SO₄体系中的腐蚀行为研究
• 2SO₄+Na₂SO₄体系中的腐蚀行为研究'>4.3.2 普通纯铝和纳米晶纯铝在H₂SO₄+Na₂SO₄体系中的腐蚀行为研究
• 4.4 讨论
• 4.4.1 纯铝在酸性介质中的腐蚀机理分析
• 4.4.2 纳米化对纯铅腐蚀性能的影响
• 4.5 小结
• 第5章 纳米晶纯铝在甲酸溶液中的腐蚀行为
• 5.1 前言
• 5.2 实验材料与方法
• 5.2.1 实验材料
• 5.2.2 试验方法
• 5.3 实验结果与分析
• 5.3.1 纯铝在甲酸溶液中的动电位极化曲线
• 5.3.2 纯铝在甲酸溶液中的交流阻抗图
• 5.4 讨论
• 5.4.1 纯铝在甲酸溶液中腐蚀机理的分析
• 5.4.2 纳米化对纯铝耐腐蚀性能的影响
• 5.5 小结
• 第6章 结论
• 参考文献
• 致谢