Ti-Si/Al-C312系MAX相在NaCl及B-Li溶液中的腐蚀行为

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本文首先自制了四种不同组份的312系Ti-Si/Al-C MAX相陶瓷，采用XRD、金相显微镜、SEM、EDS对材料组织结构成份进行了表征，然后应用动电位极化、恒电位极化、电化学阻抗谱等传统电化学测试方法着重研究了这些材料在3.5％NaCl以及 B-Li中性缓冲溶液中的电化学腐蚀行为，并分别与TA2纯Ti、Zr4合金进行了对比，同时配合SEM、EDS、XPS以及点缺陷模型对材料的腐蚀机理进行了研究与解释。
　　本研究中所制备的四种材料分别为：未加Al Ti3SiC2（10Vol%TiC）、Al掺杂Ti3SiC2、含杂Ti3AlC2（15Vol%TiC）、单相Ti3AlC2，它们均具有较高的致密度而且主要杂质成份均为TiC，除未加Al Ti3SiC2以外，其余材料均晶粒粗大，组织均匀。
　　材料中 M-X层与 A层之间形成的微区电偶是材料腐蚀的根本原因，腐蚀优先从M-X层与A层连接处开始，Ti3SiC2的优先腐蚀位置为1号位Ti原子，Si次之，而Ti3AlC2优先腐蚀位置为A层Al原子，1号位Ti原子次之。M、A原子选择性腐蚀造成大量M、A原子流失，剩余C原子以单质形式存在，表面钝化膜主要成份均为Ti、Si、Al的氧化物以及羟基氧化物或者氢氧化物，包括TiO2、Ti2O3、TiOOH、SiOx、Si-OH、Al2O3、Al(OH)3等。
　　在NaCl溶液中，Al掺杂提升了Ti3SiC2在开路条件下与电化学氧化环境中耐蚀性，但是降低了 Ti3SiC2的钝化能力，同时使得材料的击破电位降低。Ti3AlC2耐蚀性逊于Ti3SiC2，单相Ti3AlC2钝化能力微弱，但是TiC杂质能够提高其耐蚀性，使得材料具有明显的钝化区间。
　　B-Li缓冲溶液中材料的腐蚀过程与NaCl溶液中类似，由于Al2O3能够在溶液中稳定存在，312系Ti-Si/Al-C MAX相陶瓷在开路条件下的耐蚀性随着材料中Al原子含量增加而增加，单相Ti3AlC2钝化能力增强。
　　312系 Ti-Si/Al-C MAX相陶瓷在两种溶液中开路条件下耐蚀性分别与阀金属合金TA2纯钛和Zr4相当，MAX相特殊的片层结构与化学键结构使材料中各元素不能有效参与钝化，降低了材料的钝化能力，使得MAX相钝化能力弱于阀金属合金，在恒电位极化条件下耐蚀性逊于阀金属材料。

著录项

作者
王瑞;
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作者单位

哈尔滨工程大学;

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授予单位哈尔滨工程大学;
学科材料科学与工程
授予学位硕士
导师姓名孟国哲;
年度 2016
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原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类各种类型的金属腐蚀;
关键词
电化学腐蚀; 微区电偶; 点缺陷模型; 钝化能力;

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