氮化铝颗粒增强铝基复合材料的腐蚀行为研究

论文摘要

高体积分数AlN颗粒增强铝基复合材料（Al/AlNp）可以把基体热传导率高与增强体热膨胀率低的特性相结合,获得具有良好综合热性能的复合材料。然而与其它金属基复合材料一样,增强体AlN颗粒的引入会对Al/AlNp的耐蚀性能产生影响,同时由于增强体AlN颗粒较易水解,使得Al/AlNp的腐蚀行为更为复杂。本文从腐蚀电化学的角度出发,系统地对Al/AlNp的腐蚀影响因素、腐蚀机制以及AlN水解的作用进行了研究,在此基础上,探索了Al/AlNp碱性条件下的阳极氧化处理工艺,有效地提高了Al/AlNp的耐蚀性能。本文以6063/AlNp为研究对象,采用极化技术,电化学阻抗和浸泡方法,详细研究了AlN颗粒的引入、溶液pH值以及AlN颗粒的水解对6063/AlNp的腐蚀行为的影响。研究结果表明,AlN颗粒的加入并不影响6063/AlNp的点蚀敏感性,而AlN颗粒的水解才是导致6063/AlNp耐蚀性能下降的主要原因。研究还发现,AlN颗粒的水解在腐蚀的不同阶段起着不同的作用。在腐蚀前期,AlN颗粒的水解使点蚀电位以及重钝化电位降低,并且不仅促进了材料的阳极反应过程,同时也使阴极反应过程更容易发生,加速了6063/AlNp的腐蚀。在腐蚀后期,AlN颗粒的水解有助于表面障碍层的形成,使6063/AlNp的腐蚀机制由电荷传递控制过程向离子扩散控制过程转变,对材料的腐蚀产生了抑制作用。另外,研究发现,因为AlN颗粒的水解,6063/AlNp在腐蚀过程中还存在微电偶腐蚀过程。为了了解材料表面的腐蚀强度和趋势,本文考察了6063/AlNp在中性3.5wt%NaCI溶液中腐蚀过程的电化学噪声特征,同时利用薄片渗透法对它的腐蚀动力学进行了研究。结果发现,对噪声谱进行频域分析可以有效地预测6063/AlNp的腐蚀趋势。当6063/AlNp的浸泡时间为1d<t<10d时,蚀点可以生长,腐蚀速率增加;而在浸泡时间为t<1d或者10d<t时,蚀点将钝化,腐蚀速率变缓。研究还表明,6063/AlNp的腐蚀在浸泡时间大约为120h时存在一个转折点,在此之前,蚀点呈线性生长模式,蚀点深度可以表达为:d=00097t+0.057 （24h<t≤120h）;而在此之后,蚀点符合d=atn函数生长模式,蚀点深度表达为:d=0.0475t0.249 （t>120h）。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• p）'>1.2 电子封装用AlN 颗粒增强铝基复合材料（Al/AlN_p）
• 1.2.1 电子封装对封装材料的性能要求
• p的发展现状'>1.2.2 Al/AlN_p的发展现状
• 1.3 金属基复合材料腐蚀行为的研究现状
• 1.3.1 点蚀
• 1.3.2 电偶腐蚀
• 1.3.3 应力腐蚀
• 1.4 复合材料的腐蚀保护及其防护机理
• 1.4.1 阳极氧化
• 1.4.2 铬酸钾化学覆层
• 1.4.3 非铬酸盐化学覆层的研究进展
• 1.4.4 其他类型的转化膜
• 1.5 腐蚀与防腐研究中所用的电化学测试方法
• 1.5.1 电化学阻抗谱技术
• 1.5.2 电化学噪声谱技术
• 1.6 本文工作的意义和主要内容
• 第二章 实验材料及实验设备
• 2.1 实验材料
• 2.1.1 原材料的选择
• p的制备'>2.1.2 6063/AlN_p的制备
• p的组织结构及性能'>2.1.3 6063/AlN_p的组织结构及性能
• 2.2 实验设备
• 2.2.1 电化学测试系统
• 2.2.2 表面分析测试仪器
• p的耐蚀性研究'>第三章 6063/AlN_p的耐蚀性研究
• 3.1 实验方法
• 3.1.1 失重测试
• 3.1.2 电化学测试
• 3.1.3 电偶腐蚀监测
• 3.1.4 形貌观察
• 3.2 结果与讨论
• P耐腐蚀性能的主要因素'>3.2.1 影响6063/AlN_P耐腐蚀性能的主要因素
• P腐蚀过程中的作用'>3.2.2 AlN 水解在6063/AlN_P腐蚀过程中的作用
• P中的电偶腐蚀初探'>3.2.3 6063/ AlN_P中的电偶腐蚀初探
• P的腐蚀机制'>3.2.4 6063/ AlN_P的腐蚀机制
• 3.3 结论
• p的电化学噪声特征及其腐蚀动力学研究'>第四章 6063/AlN_p的电化学噪声特征及其腐蚀动力学研究
• 4.1 实验
• 4.1.1 噪声测试
• 4.1.2 薄片渗透法
• 4.2 电化学噪声分析
• 4.2.1 时域分析
• 4.2.2 频域分析
• 4.3 实验结果与讨论
• 4.3.1 噪声谱的时域分析
• 4.3.2 噪声谱的频域分析
• 4.4 薄片浸渗法
• 4.5 结论
• p的腐蚀控制研究'>第五章 6063/AlN_p的腐蚀控制研究
• 5.1 实验材料与方法
• 5.1.1 阳极氧化膜的制备
• 5.1.2 表面膜层的防护性评测方法
• 5.2 结果与讨论
• 5.2.1 酸性条件下的阳极氧化膜
• 5.2.2 碱性条件下的阳极氧化膜
• 5.2.3 阳极氧化膜的阻抗图谱
• 5.2.4 阳极氧化膜层的表面形貌及其结构
• p 阳极氧化膜层的形成机制'>5.2.5 6063/AlN_p阳极氧化膜层的形成机制
• 5.3 结论
• 第六章 全文总结
• 6.1 主要结论
• 6.2 主要创新点
• 参考文献
• 攻读博士学位期间发表论文
• 致谢