（材料学专业论文）nicrmocu耐蚀合金的研制及腐蚀特性的研究.pdf

r e s e a r c ho ns y n t h e s i sa n dc o r r o s i o np r o p e r t yo fn i - c r - m o c u a l l o y b y p a nl i n h u a b e ( l a n z h o uu n i v e r s i t yo ft e c h n o l o g y ) 2 0 1 1 ad i s s e r t a t i o ns u b m i t t e di np a r t i a ls a t i s f a c t i o no ft h e r e q u i r e m e n t sf o rt h ed e g r e eo f d o c t o ro fs c i e n c e m m a t e r i a l ss c i e n c ea n d t e c h n o l o g y i n t h e g r a d u a t es c h o o l o f l a n z h o u u n i v e r s i t yo ft e c h n o l o g y s u p e r v i s o r p r o f e s s o ry a n g r u i c h e n g j u n e ，2 0 1 1 9洲8舢95洲8舢8il 啪y 【一 兰州理工大学学位论文原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取 得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其 他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个 人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果 由本人承担。 作者签名：肋等日期：劬f 年 石月 了日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学 校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文 被查阅和借阅。本人授权兰州理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容 编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇 编本学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到中 国学位论文全文数据库，并通过网络向社会公众提供信息服务。 作者签名：。弱吲 导师签名： 枷移“ e l 期：动i f 年 日期：剐年 6 月罗日 月 歹日 i 。 博士学位论文 目录 摘要i a b s t r a c t j n i c r - m o c u 耐蚀合金的研制及腐蚀特性的研究 2 4 2 试样的铸态和固溶态形貌：2 2 第3 章n i - c r - m o - c u 合金氧化腐蚀特性2 5 3 1 金属氧化腐蚀概述2 5 3 2c u 对合金抗氧化能力的影响2 6 3 2 1 实验2 6 3 2 2 分析与讨论2 7 3 3c r 对合金抗氧化能力的影响3 0 3 3 1 实验3 1 3 3 2 分析与讨论3 3 3 4 本章小结3 8 第4 章n i - c r - m o - c u 耐蚀合金电化学腐蚀特性的实验研究3 9 4 1 金属电化学腐蚀概述3 9 4 2n i c r - m o c u 合金电化学腐蚀4 1 4 3 试样处理、实验设备及实验方法4 3 4 3 1 试样处理4 3 4 3 2 实验设备及方法4 4 4 4 合金i - i c i 溶液腐蚀动力学4 4 4 4 1 金属h c l 溶液腐蚀概述4 4 4 4 2 实验“”4 5 4 4 3 动力学参数4 6 4 4 4 腐蚀速率4 9 4 4 5 分析与讨论5 1 4 5 合金h 2 s 0 4 溶液腐蚀动力学5 4 4 5 1 金属h 2 s 0 4 溶液腐蚀概述5 4 4 5 2 金属钝化动力学概述5 5 4 5 3 实验5 6 4 5 4 动力学参数5 7 4 5 5 腐蚀速率6 4 4 5 6 分析与讨论6 5 4 6 合金n a o h 溶液腐蚀动力学6 9 4 6 1 金属n a o h 溶液腐蚀概述7 0 4 6 2 实验“”7 1 4 6 3 动力学参数7 2 v i 博士学位论文 4 6 4 分析与讨论7 4 4 7 本章小结7 7 第5 章n i - c r i 耐蚀合金电化学腐蚀特性的理论研究7 8 5 1 量子电化学理论概述7 8 5 1 1 电流密度计算的量子理论7 8 5 1 2 电流密度计算的模型7 9 5 2 合金的晶体结构8 0 5 2 1r i e t v e l d 方法”“一8 0 5 2 2 材料计算软件m a t e r i a l ss t u d i o 8 2 5 2 3 合金初始结构8 3 5 2 4r i e t v e l d 精修8 5 5 2 5 合金的晶胞参数9 2 5 2 6 分析与讨论9 3 5 3 合金的电子态密度9 3 5 3 1 密度泛函理论9 3 5 3 2 合金的电子态密度9 7 5 4 电流密度的定量分析9 9 5 5 分析与讨论1 0 0 5 5 1 电子密度a p f 参数的关系1 0 0 5 5 2 电化学腐蚀特性a p f 参数的关系1 0 1 5 6 本章小结1 0 1 结论一一m o r n o 1 0 3 展望“1 0 5 参考文献1 0 6 致谢11 2 附录a ( 攻读学位期间所发表的学术论文目录) 1 1 3 v 博士学位论文 摘要 应用泰曼定律确定由质量百分因子法设计的n i - c r - m o - c u 合金的成分组 成以及质量百分因子数的取值范围，选用五种质量百分因子数( a p f 值) 分 别为1 5 ，2 8 7 5 ，3 3 ，3 8 ，4 3 的固溶体n i - c r - m o c u 合金作为合金腐蚀 特性的研究试样。为考察合金在大气中的腐蚀通用性，另外制备了4 种不同 含铜量的合金，用于研究合金的氧化腐蚀特性。 具体内容如下： 1 ) 对4 种不同含铜量的合金和a p f = 2 8 7 5 的合金进行氧化实验和高温 实验，分析合金的氧化腐蚀特性及其在空气中的腐蚀通用性； 2 ) 对不同a p f 值的合金在温度为2 0 、浓度为0 0 0 2 m o l c m 3 ，0 0 0 4 m o l c m 3 ，0 0 0 6m o l c m 3 ，0 0 0 8m o l c m 3 ，0 0 1m o l c m 3 ，0 0 1 2m o l c m 3 的盐酸溶液中腐蚀反应的阴极过程进行线性电位扫描，依据极化曲线，确定 出五种合金在不同浓度盐酸溶液中腐蚀时的交换电流密度、腐蚀电位、电子 交换数、反应级数和速率常数。并分别建立这些动力学参数与盐酸浓度、质 量百分因子数的实验联系，据此评价合金对盐酸溶液的耐腐蚀能力，归纳其 耐腐蚀能力随盐酸溶液浓度、合金质量百分因子数的变化而变化的关系； 3 ) 对不同a p f 值的合金在温度为2 0 、浓度从0 0 0 2 m o l c m 3 到0 0 1 2 m o l c m 3 的硫酸溶液中，腐蚀反应的阴极过程进行线性电位扫描。针对合金 阴极反应的两种机理( 在低浓度时，为氢离子的还原；在高浓度时，为水分 子的还原) 分别分析阴极过程动力学。依据阴极极化曲线，确定出机理转变 浓度和不同反应机理时的动力学参数，建立这些动力学参数与溶液浓度和质 量百分因子数的实验联系。据此鉴别合金对硫酸溶液的耐腐蚀能力，归纳其 腐蚀能力随硫酸溶液浓度、合金质量百分因子数的变化而变化的关系； 4 ) 对不同a p f 值的合金在温度为2 0 、浓度为0 0 0 2 5 m o l c m 3 ，0 0 0 5 0 m 0 1 c m 3 ，0 0 0 7 5m o l c m 3 ，0 0 1 0 0m o l c m 3 ，0 0 1 2 5m o i c m 3 ，0 0 1 5 0 m o l c m 3 的氢氧化钠溶液中腐蚀反应的阴极过程进行线性电位扫描，通过极化曲线， 确定出钝化膜形成过程中的隧穿常数、钝化电位、隧穿电流和钝化膜厚度等 动力学参数，建立这些参数与氢氧化钠浓度、质量百分因子数的实验联系， 据此鉴别合金对氢氧化钠溶液的耐腐蚀能力，归纳耐腐蚀能力与氢氧化钠溶 液浓度、质量百分因子数的变化而变化的规律。 最后，对合金的电化学腐蚀电流密度进行理论上的定量分析，为此用 n i c r - m o c u 耐蚀合金的研制及腐蚀特性的研究 d 8 - a d v a n c e 型衍射仪，对五种合金进行x 射线衍射试验，确定合金的晶体 结构。应用r i e t v e l d 方法进行结构精修，获得高精度的晶体结构。使用 m a t e r i a l ss t u d i o4 0 材料计算软件，计算合金的费米能、电子态密度。 应用电化学电流密度计算模型，定量分析电化学腐蚀电流，揭示合金的耐腐 蚀能力随质量百分因子数成规律性变化的结构原因。 关键词：n i - c r - m o - c u 耐蚀合金；a p f ；腐蚀特性；量子理论计算；计算机分 析与模型化 博士学位论文 a b s t r a c t t h ec o m p o s i t i o na n dt h er a n g eo fa p ff a c t o ro fn i - c r - m o - c ua l l o y sd e s i g n e d b ya p ff a c t o rw e r ed e t e r m i n e db yt a m m a n nt h e o r y a l l o yw i t ht h ea p ff a c t o r o f1 5 ，2 8 7 5 ，3 3 ，3 8 ，a n d4 3w e r es e l e c t e da sr e s e a r c hs a m p l er e s p e c t i v e l y a n di no r d e rt or e s e a r c ht h ec o r r o s i o np r o p e r t yi ng a s ，f o u rk i n d so fa l l o y sw i t h d i f f e r e n tc uc o n t e n tw e r ep r e p a r e dr e s p e c t i v e l y t h e yw e r es h o w na s ： 1 ) t h eo x y g e n a t i o na n dh i g ht e m p e r a t u r ee x a m i n a t i o no fa l l o y sw i t hd i f f e r e n t c uc o n t e n ta n da p f = 2 8 7 5w e r ep e r f o r m e d ，a n du n i v e r s a lr e s i s t a n c eo f c o r r o s i o no ft h e s ea l l o y sw e r ea n a l y z e da c c o r d i n g l y 2 ) t h el i n e a rp o t e n t i a ls c a n n i n go fc a t h o d i cp r o c e s sf o rc o r r o s i o nr e a c t i o ni n h c is o l u t i o nw e r ep e r f o r m e df o rf i v ek i n d so fn i - c r - m o - c ua l l o y sf r o mt h e s o l u t i o nc o n c e n t r a t i o nr a n g eo f0 0 0 2 m o l c m 3t o o 0 1 2m o l c m 3a t2 0 4 c a c c o r d i n gt ot h e s ep o l a r i z a t i o nc u r v e s ，t h ee x c h a n g ec u r r e n td e n s i t y , c o r r o s i o n p o t e n t i a l ，t h en u m b e ro fe x c h a n g ee l e c t r o n ，r e a c t i o no r d e r ，a n dt h er a t ec o n s t a n t o ff i v ek i n d so fa l l o y sa td i f f e r e n th c is o l u t i o nw e r ed e t e r m i n e d t h e e x p e r i m e n tr e l a t i o n s h i p s o ft h e s ek i n e t i c p a r a m e t e r s w i t hh c is o l u t i o n c o n c e n t r a t i o na n da p ff a c t o rw e r ec o n s t r u c t e d f r o mw h i c h ，t h ec o r r o s i o n r e s i s t a n c ec h a r a c t e ro fa l l o y si nh c is o l u t i o nw a si d e n t i f i e d ，a n dt h e r e l a t i o n s h i p so fc o r r o s i o nr e s i s t a n c eo fa l l o y sw i t hh c ls o l u t i o nc o n c e n t r a t i o n a n da p ff a c t o rw e r ec o n c l u d e d 3 ) t h el i n e a rp o t e n t i a ls c a n n i n go fc a t h o d i cp r o c e s sf o rc o r r o s i o nr e a c t i o ni n h 2 s 0 4s o l u t i o nw e r ep e r f o r m e df o rf i v ek i n d so fn i - c r - m o - c ua l l o y sf r o mt h e s o l u t i o nc o n c e n t r a t i o nr a n g eo f0 0 0 2m o l c m t o0 012m o l c m ja t2 0 r e g a r d t ot w ok i n d so fm e c h a n i s m so fc a t h o d i cr e a c t i o n ：h + r e d u c e da tl o wh 2 s 0 4 c o n c e n t r a t i o na n d w a t e rm o l e c u l a ra t h i g hc o n c e n t r a t i o n ，t h e k i n e t i c so f c a t h o d i cp r o c e s sw a sa n a l y z e d a c c o r d i n gt ot h ec a t h o d i cp o l a r i z a t i o nc u r v e s ， t h es o l u t i o nc o n c e n t r a t i o no fm e c h a n i s ms h i f ta n dt h ek i n e t i cp a r a m e t e r s c o r r e s p o n d i n gt o d i f f e r e n tr e a c t i o nm e c h a n i s mw e r ed e t e r m i n e d ，a n dt h e r e l a t i o n s h i po fk i n e t i cp a r a m e t e r sw i t hh 2 s 0 4s o l u t i o nc o n c e n t r a t i o na n da p f f a c t o rw e r ec o n s t r u c t e d f r o mw h i c h ，t h ec o r r o s i o nr e s i s t a n c ec h a r a c t e ro f a l l o y si nh 2 s 0 4s o l u t i o nw a si d e n t i f i e d ，a n dt h er e l a t i o n s h i p so fc o r r o s i o n r e s i s t a n c eo fa l l o y sw i t hh 2 s 0 4s o l u t i o nc o n c e n t r a t i o na n da p ff a c t o rw e r e m n i c r - m o c u 耐蚀合金的研制及腐蚀特性的研究 皇曼曼曼皇曼皇皇舅曼苎曼曼皇量曼鼍曼曼皇曼曼曼量曼蔓曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼蔓曼曼蔓寰曼曼皇- i l l 蔓曼曼寡皇曼曼量曼 c o n c l u d e d 4 ) t h el i n e a rp o t e n t i a ls c a n n i n go fc a t h o d i cp r o c e s sf o rc o r r o s i o nr e a c t i o ni n n a o hs o l u t i o nw e r ep e r f o r m e df o rf i v ek i n d so fn i - c r o m o c ua l l o y sf r o mt h e s o l u t i o nc o n c e n t r a t i o nr a n g eo f0 0 0 2 5 m o l c m 3t o 0 015 0m o l c m ja t2 0 k i n e t i cp a r a m e t e r s ，s u c ha st h et u n i n gc u r r e n t ，t u n i n gc o n s t a n t ，p a s s i v ep o t e n t i a l a n dp a s s i v ef i l mt h i c k n e s s ， w e r ed e t e r m i n e df r o ma b o v ep o l a r i z a t i o nc u r v e s ， a n dt h er e l a t i o n s h i po fk i n e t i cp a r a m e t e r sw i t hn a o hs o l u t i o nc o n c e n t r a t i o na n d a p ff a c t o rw e r ec o n s t r u c t e d a c c o r d i n gt ot h i s ，t h e c o r r o s i o nr e s i s t a n c e c h a r a c t e ro fa l l o y si nn a 0 hs o l u t i o nw a si d e n t i f i e d ，a n dt h er e l a t i o n s h i p so f c o r r o s i o nr e s i s t a n c eo fa l l o y sw i t hn a o hs o l u t i o nc o n c e n t r a t i o na n da p ff a c t o r w e r ec o n c l u d e d 5 1f i n a l l y , t h ec u r r e n to ft h ep r o c e s s i o no fe l e c t r o c h e m i c a lc o r r o s i o nw a s a n a l y z e dq u a n t i t a t i v e l yb y t h ec a l c u l a t i o n o f q u a n t u mt h e o r y a n d c o m p u t e r a n a l y s i s a n dm o d e l i n g c r y s t a ls t r u c t u r e o ff i v ek i n d so f n i c r m o c ua l l o y sw e r eo b t a i n e db yt h ed 8 - a d v a n c ed i f f r a c t m e t e r s t r u c t u r ew a sr e f i n e db yr i e t v e l dm e t h o d ，a n dh i g h - a c c u r a c yc r y s t a ls t r u c t u r e w a so b t a i n e d f e r m ie n e r g ya n dt h ed e n s i t i e so fe l e c t r o ni na l l o y s w e r e c a l c u l a t e db ym e a n so ft h em a t e r i a l ss t u d i o4 0 t h ec u r r e n to ft h er e a c t i o no f e l e c t r o c h e m i c a lc o r r o s i o nw a sa n a l y z e dq u a n t i t a t i v e l yb yt h em a t hm o d e lo f c a l c u l a t i n gc u r r e n ti nt h ee l e c t r o c h e m i c a lr e a c t i o n ，a n dt h es t r u c t u r er e a s o no f t h ec o r r o s i o nr e s i s t a n c eo fa l l o y sc h a n g i n gw i t ht h ec h a n g eo fa p ff a c t o rw a s e x p l a i n e d k e yw o r d s ：n i - c r m o c ua l l o y ；a p f ；c o r r o s i o np r o p e r t y ；c a l c u l a t i o n o f q u a n t u mt h e o r y ；c o m p u t e r a n a l y s i sa n dm o d e l i n g i v 博士学位论文 插图索引 图2 1固溶体合金的电化学腐蚀特性1 4 图2 2a p f = 1 5 合金铸态形貌2 2 图2 3a p f = 1 5 合金固溶态形貌2 2 图2 4a p f _ 2 8 7 5 合金铸态形貌2 2 图2 5a p f = 2 8 7 5 合金固溶态形貌2 2 图2 6a p f = 3 3 合金铸态形貌2 3 图2 7a p f = 3 3 合金固溶态形貌2 3 图2 8a p f = 3 8 合金铸态形貌2 3 图2 9a p f _ 3 8 合金固溶态形貌2 3 图2 1 0a p f = 4 3 合金铸态形貌t ”2 3 图2 1 1a p f - 4 3 合金固溶态形貌2 3 图3 14 种合金的氧化动力学曲线( 8 0 0 ) 2 6 图3 2a p f = 2 8 7 5 合金氧化后形貌( 6 0 0 ，9 0 h ) 3 1 图3 3a p f _ 2 8 7 5 合金氧化动力学曲线( 6 0 0 ) 3 2 图3 4 氧化膜s e m 照片( 8 0 0 ，1 0 0 h ) 3 2 图3 5 氧化膜s e m 截面照片( 8 0 0 c ，1 0 0 h ) 3 2 图3 6a p f = 2 8 7 5 合金氧化动力学曲线3 3 图3 78 0 0 ，2 h 合金氧化产物3 4 图3 88 0 0 ，5 0 h 合金氧化产物3 5 图3 98 0 0 ，1 0 0 h 合金氧化产物3 5 图4 1 极化曲线示意图4 0 图4 2 合金8 0 硫酸腐蚀速率( 9 0 ) 4 1 图4 3 合金3 0 盐酸腐蚀速率( 9 0 ) 4 1 图4 4 合金8 0 硫酸失重( 9 0 c ，9 6 h ) 4 1 图4 5 合金3 0 盐酸失重( 9 0 c ，9 6 m 4 1 图4 6a p f = 1 5 合金h c l 溶液极化曲线4 5 图4 7a p f = 2 8 7 5 合金h c l 溶液极化曲线4 5 图4 8a p f - - 3 3 合金h c l 溶液极化曲线4 5 图4 9a p f = 3 8 合金h c l 溶液极化曲线4 5 图4 1 0a p f = 4 3 合金h c l 溶液极化曲线4 6 图4 1 1 合金的极限电流与氢离子浓度( 0 5 v ) 4 7 图4 1 2 合金的极限电流对数与氢离子浓度对数( o 5 v ) 4 8 v n i c r - m o c u 耐蚀合金的研制及腐蚀特性的研究 图4 1 3 合金腐蚀速率v s 【呐和a p f 参数5 1 图4 1 4 合金h c l 溶液腐蚀电位v s a p f 5 1 图4 1 5 合金h c l 溶液电子交换数v s a p f 5 2 图4 1 6 合会_ h c l 溶液反应级数v s a p f 5 3 图4 1 7 合金h c l 溶液速率常数v s a p f 5 3 图4 1 8a p f = 1 5 合金压- 1 2 s 0 4 溶液极化曲线5 6 图4 1 9a p f = 2 8 7 5 合金：h 2 s 0 4 溶液极化曲线5 6 图4 2 0a p f = 3 3 合金h 2 s 0 4 溶液极化曲线5 6 图4 2 1a p f = 3 8 合盆：h 2 s 0 4 溶液极化曲线5 6 图4 2 2a p f = 4 3 合金i - 1 2 s 0 4 溶液极化曲线5 7 图4 2 3 合金的极限电流与氢离子浓度( - 0 5 v ) 5 8 图4 2 4 合金的极限电流对数与氢离子浓度对数( o 5 v ) 6 0 图4 2 5 合金0 0 1 2 m o l c m a h 2 s 0 4 溶液极化曲线6 3 图4 2 6 合金腐蚀速率v s 阻+ 】和a p f 参数6 4 图4 2 7 机理转变浓度v s a p f 参数6 5 图4 2 8 合金h 2 s 0 4 溶液腐蚀电位v s a p f 6 6 图4 2 9 合金h e s 0 4 溶液电子交换数v s a p f 6 6 图4 3 0 合金h e s 0 4 溶液反应级数v s a p f 6 7 图4 3 1 合金h e s 0 4 溶液速率常数v s a p f 6 7 图4 3 2 合金h 2 s 0 4 溶液致钝电位v s a p f 6 8 图4 3 3 合金h 2 s 0 4 溶液钝化膜厚度v s a p f 6 8 图4 3 4 合金h 2 s 0 4 溶液隧穿电流v s a p f 6 9 图4 3 5a p f = 1 5 合金n a o h 溶液极化曲线7 l 图4 3 6a p f _ 2 8 7 5 合金n a o h 溶液极化曲线7 1 图4 3 7a p f = 3 3 合金n a o h 溶液极化曲线7 1 图4 3 8a p f = 3 8 合金n a o h 溶液极化曲线7 1 图4 3 9a p f = 4 3 合金n a o h 溶液极化曲线7 2 图4 4 0n a o h 溶液浓度v s 钝化膜厚度7 4 图4 4 1 溶液浓度v s 隧穿电流7 5 图4 4 2 钝化膜厚度v s a p f 参数7 5 图4 4 3 隧穿电流v s a p f ( 0 0 1 m o l c m 3 ) 7 6 图4 4 4 隧穿常数v s a p f 7 6 图5 1 合金的x r d 实测值8 3 v i 博士学位论文 图5 2a p f = 1 5 合金超晶胞8 6 图5 3a p f = 2 8 7 5 合金超晶胞8 6 图5 4a p f 3 3 合金超晶胞8 6 图5 5a p f = 3 8 合金超晶胞8 6 图5 6a p f = 4 3 合金超晶胞8 6 图5 7a p f 1 5 合金x r d 模拟值与实测值 9 1 图5 8a p f = 2 8 7 5 合金x r d 模拟值与实测值 9 1 图5 9a p f = 3 3 合金x r d 模拟值与实测值9 1 图5 1 0a p f = 3 8 合金x r d 模拟值与实测值9 1 图5 1 1a p f = 4 3 合金x r d 模拟值与实测值 9 2 图5 1 2 合金的电子态密度分布9 7 图5 1 3 费米能级附近的电子态密度分布9 8 图5 1 4 能级数v s a p f 1 0 1 v n i c r - m o c u 耐蚀合金的研制及腐蚀特性的研究 附表索引 表2 1c r 、m o 界限含量2 0 表2 2 合金试样的原料2 1 表2 3 不同a p f 值合金试样的组成2 1 表2 4 不同含铜量的试样合金组成2 2 表3 1 4 种不同含铜量合金的氧化增重( 1 0 一g r a m 2 ) 2 6 表3 2 合金氧化的化学位变化2 8 表3 3 氧化膜的完整性条件2 9 表3 4 不同含铜量合金的氧化速率常数3 0 表3 5a p f _ 2 8 7 5 合金氧化速率3 1 表3 6 合金不同时间段的平均氧化速率( 1 0 。6 9 r a m h ) 3 3 表3 7a p f 2 8 7 5 合金氧化速率常数3 3 表4 1 合金h c l 溶液腐蚀动力学参数5 0 表4 2 合金h 2 s 0 4 溶液腐蚀机理转变浓度5 9 表4 3a p f = 1 5 合金氢离子还原动力学参数6 1 表4 4a p f = 2 8 7 5 合金氢离子还原动力学参数6 1 表4 5a p f = 3 3 合金氢离子还原动力学参数6 1 表4 6a p f = 3 8 合金氢离子还原动力学参数6 2 表4 7a p f = 4 3 合金氢离子还原动力学参数6 2 表4 8 合金0 0 1 2 m o l c m 3 h 2 s 0 4 溶液动力学参数6 4 表4 9 合金n a o h 溶液动力学参数7 3 表5 1 结构单元中各原子数量比 8 4 表5 2 合金的r i e t v e l d 精修参数8 7 表5 3a p f = 1 5 合金超晶胞中各原子占据8 8 表5 4a p f 2 8 7 5 合金超晶胞中各原子占据8 9 表5 5a p f _ 3 3 合金超晶胞中各原子占据8 9 表5 6a p f _ 3 8 合金超晶胞中各原子占据8 9 表5 7a p f = 4 3 合金超晶胞中各原子占据9 0 表5 8r i e t v e l d 精修的一致性参数9 0 表5 9 合金超晶胞晶格参数9 2 表5 1 0 合金费米能级9 8 表5 1 1 合金费米能级附近态密度峰高9 8 表5 1 2 合金费米能附近的能级数9 9 v m 博十学位论文 量鼍曼吕i ! i- - i i i 鼍曼曼曼曼皇皇甍曼! 曼曼曼皇曼曼曼曼曼曼曼曼皇量置曼曼曼曼曼曼曼量曼曼曼璺曼皇曼置置 第1 章绪论 1 1 腐蚀及耐蚀材料的性能要求 材料腐蚀是一个重要、艰巨而又复杂的领域。腐蚀几乎无处不在，带来 的损失惊人。任何材料处于任何环境中，或多或少都存在腐蚀。腐蚀不仅造 成材料的损失、资源的浪费，而且对环境的影响也不容忽视。有些腐蚀产物 甚至具有毒性，对动、植物和人体产生危害。材料腐蚀在热力学上是一种自 发现象，是能量降低的过程。材料腐蚀一般分为全面腐蚀和局部腐蚀。按腐 蚀原理的不同，又分为物理腐蚀和化学腐蚀。除高温熔融金属外，金属材料 在使用过程中发生的腐蚀绝大多数属于化学腐蚀。化学腐蚀又分为一般的化 学腐蚀和电化学腐蚀。然而，由于材料服役的环境各种各样，腐蚀反应的机 理和腐蚀破坏的形式也就千差万别了。今天，世界各国为争夺资源而引起的 争端频发，在对资源的使用中必须减少不必要的损失。同时，延长材料的使 用寿命，拓展材料的使用领域，也是减少资源使用、环境污染的有效途径。 材料的耐腐蚀性能已经成为了除力学性能以外的一项重要的使用性能。 为了使材料，尤其是各种价格昂贵的材料能在多种环境中使用，以及便 于使用后的回收利用，要求材料的耐腐蚀能力对腐蚀介质具有通用性，即在 多种使用环境中都具有较好的耐腐蚀能力。n i - c r m o - c u 系列耐蚀合金就是 针对上述使用要求而设计的，该系列合金在还原性酸、氧化性酸、强碱、盐、 以及多种混合酸的水溶液中、高温空气中都具有优良的耐腐蚀能力。 1 2 耐蚀材料的种类及性能 耐腐蚀材料的种类较多，一般按照材料的组成可以分为：无机非金属 材料、有机高分子材料、复合材料和金属材料。无机非金属材料包括铸石、 陶瓷、玻璃、搪瓷、水泥及其制品等，其中大部分属于硅酸盐类材料，广泛 用于工程建筑领域。无机材料具有较高的耐氧化能力，铸石、陶瓷、玻璃、 搪瓷在酸、碱和盐的水溶液中具有较高的耐腐蚀性。有机高分子材料也称高 分子材料，是一类化学组成简单的大分子量化合物，在工业上泛指树脂或合 成树脂。按材料性质的不同，高分子材料又分为塑料、橡胶和纤维三大类。 多数塑料耐酸、碱、盐腐蚀的能力较强，但在有机酸中的耐腐蚀能力不如金