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45
表面
腐蚀
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行为
行动
研究
钻研
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45#钢表面腐蚀行为研究,45,表面,腐蚀,侵蚀,行为,行动,研究,钻研
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开题报告题目：45#钢表面腐蚀行为研究1.毕业设计（论文）综述1.1 题目背景金属材料受周围介质的作用而损坏，称为金属腐蚀。金属的锈蚀是最常见的腐蚀形态。腐蚀时，在金属的界面上发生了化学或电化学多相反应，使金属转入氧化（离子）状态。这会显著降低金属材料的强度、塑性、韧性等力学性能，破坏金属构件的几何形状，增加零件间的磨损，恶化电学和光学等物理性能，缩短设备的使用寿命，碳钢和低合金钢是船舶及其它海洋工程结构的主要结构材料。不同成分的碳钢和低合金钢在海洋环境中的腐蚀稳定性，一直是冶金、船舶、海洋工程、海军及腐蚀界关注的热点之一，腐蚀是导致老龄船舶失效的主要原因之一，对于海洋环境下碳钢，低合金钢结构，传统意义上认为对经妥善保管的结构，有均匀腐蚀引发的构件板厚减少，承载能力下降是可靠性计算的关注焦点，环境温度，海生物污损与微生物 1，海洋腐蚀是海洋开发所必须面临和解决的问题，研究海水环境中常用钢材的腐蚀特征并预测其腐蚀速度，对海洋工程的设计，施工和运行都有重要意义。海水是一种含有多种盐类的电解质溶液，并溶解一定的氧气，这就决定了大多数金属在海水中腐蚀的电化学特征，海水是自然界中最丰富的的天然电解质，具有很强的腐蚀性，使得许多材料在海洋环境中使用时都会遭受到不同程度的腐蚀破坏，海洋环境的材料腐蚀所造成的经济损失是巨大的，我国大陆海岸线长达 1.8 万多公里，船舶，海洋及港口设施等海洋工程结构使用大量的金属材料，而且投入量逐年增加，钢铁在海洋环境中的腐蚀破坏不仅会造成直接，间接地经济损失，甚至会产生人员伤亡的重大事故。钢铁材料大量用于我国各行各业中，在海洋使用也极为广泛。在实际应用中，天然海水会使钢铁设备遭受严重的腐蚀，由于舰船压水舱内管路的温度一般较高(约70 一 80)，海水亦为不断流动状态，这样的环境条件(即流动的热海水)对碳钢的腐蚀较之常温静态下的海水腐蚀更严重为此，人们在这些部位采取了涂层、缓蚀剂和阴极保护等措施然而，在非压载期内阴极保护将会失去作用，而涂层也存在着微孔等缺陷，从而导致严重的材料局部腐蚀。对于这种环境，有研究采取在海水中加入缓蚀剂的办法，减少舰船管路材料的内部腐蚀，如常温静态海水中的葡萄糖酸钠、柠檬酸钠等组成的复配缓蚀剂；在动态海水中的铝、硅联合缓蚀剂，以及有机磷酸醇脂、聚磷酸盐复配的缓蚀剂与阴极保护联合作用对 907A 钢的防护等”一些常温、动态条件下使用的海水缓蚀剂，尽管具有很好的缓蚀效果，但是，在动态热海水中的缓蚀作用变差”，所以在舰船内部流动热海水的实际环境中还不能达到很好的缓蚀效果。钛及其合金度小、重量轻、比强度高、耐海水及海洋气氛腐蚀。此外，它还具有无磁性、透声、抗冲击震动，可加工型好等特点，是一种优秀的船舶材料。国内外的应用实践表明，钛及其合金不仅是航空工业的良好用材，也是海洋工程，尤其是制造舰船的理想材料，优于铜一镍合金以及不锈钢等。钛及其合金在船舶中的应用领域非常广泛，如船体结构件，深海调查船及潜艇耐压壳体、管道、阀及配件、动力驱动装置中的推进器和推进器轴、热交换器、冷凝器、冷却器、舰壳声纳导流罩、螺旋桨等等。为了进一步提高钛合金耐磨性、抗微动磨损性、高温抗氧化性等，对钛合金进行表面处理是进一步扩大钛合金使 用 范 围 的 有 效 途 径 ， 可 以 说 目 前 对金 属 的 表 面 处 理 方法几乎全部应用到了钛合金的表面处理上，包括金属电镀、化学镀、热扩 散、阳极氧化、热喷涂、低压离子工艺、电子和激光的表面合金化、非平衡磁控溅射镀膜、离子氮化、PVD 法制膜、离子镀膜、纳米技术等等。在此对船用钛合金表面改性技术给予总结并对钛合金改性技术在舰船用钛合金上应用进行展望 7。1.2 研究意义及国内外相关研究情况钢铁在海洋环境中的腐蚀破坏不仅会造成直接，间接地经济损失，甚至会产生人员伤亡的重大事故，因此，研究钢铁材料在海洋环境中的腐蚀行为研究可以为海洋工程腐蚀预算，设计，施工提供依据，有重要的现实意义。国内外很多研究者对钢铁材料在海洋环境中的腐蚀情况做了多方面的实验。王成章等采用 Q235 和 Cor-TenA 钢在万宁试验站进行了不同暴露时间、朝向和不同样品表面状态的大气暴露试验。陈惠玲等对碳钢在不同 pH 的 4(质量分数)NaCl 溶液中进行浸渍干湿复合循环实验的锈层进行红外吸收光谱(IR)分析，确定 pH 值在 35范围内腐蚀产物相似，包括 Y_FeooH，Q-FeOoH， Fe304 和少量 B-Fe00H；通过测定铁锈的质量得出腐蚀速度随 pH 值增大而减小；认为铁溶解为 Fe2+是整个腐蚀过程的速控步骤。马士德等报道了国产碳钢(A3，3C) 在我国黄海、东海、南海三个海上实验站八年实海试验的结果。李言涛等将碳钢和低合金钢以分别和电连接两种挂片方式置于海面大气区、海水全浸区和不同的海底沉积物中进行一年的室内模拟实验 10。钢铁腐蚀主要是电化学腐蚀，而水是电化学腐蚀的必备条件，水极易透过涂膜。若水在钢铁 6 涂层界面形成水膜，则由于氧和离子的溶入渗透压产生，渗透压产生反过来又加速氧、离子的溶解，使腐蚀速度大大增加，此时漆膜劣化，很快起泡、剥落。因此提高涂层性能的关键是提高涂层的湿附着力，阻止水膜的形成，以达到防止钢铁被腐蚀的目的. 生物污损是影响碳钢、低合金钢海水腐蚀的重要因素近年来生物污损对钢海水腐蚀的一直受到腐蚀研究者的关注。生物污 损 包 括 微 生 物 污损 和 宏 观 生 物 污 损 硫 酸 盐 ： 还 原 菌 (SRB)是 影 响 碳 钢 腐 蚀 的 最 重 要 的 微 生 物 ，常 常 引 起 钢 的 局 部 腐 蚀 大 型 海 生 物 污 损 能 降 低 碳 钢 腐 蚀 率 已 得 到 公 认 但 关 于 大型 生 物 主 要 是 牡 蛎 、 藤 壶 等 对 钢 局 部 腐 蚀 的 影 响 存 在 两 种 不 同 的 看 法 有 的 研 究 认为 ， 大 型 生 物 容 易 引 起 氧 浓 差 电 池 ， 促 进 局 部 腐 蚀 。 也 有 研 究 认 为 较 深 的 蚀 坑 都发 生 在 锈 包 及 软 壳 生 物 下 ， 而 致 密 的 硬 壳 生 物 下 的 腐 蚀 较 轻 。 这 与 研 究 者 采 取 的 试验 方 法 等 有 关 ， 如 采 用 过 滤 网 防 止 大 型 污 损 研 究 其 影 响 时 ， 过 滤 网 也 减 缓 了 网 内 的海 水 流 动 、 交 换 ， 减 轻 了 钢 的 腐 蚀 ， 从 而 影 响 到 结 果 的 和 可 比 性 。 目 前 见 到 的 文 献中 都 是 将 大 型 生 物 和 微 生 物 对 碳 钢 腐 蚀 的 影 响 分 开 来 研 究 的 。 实 际 上 ， 大 型 生 物 和微 生 物 在 碳 钢 表 面 的 污 损 同 时 存 在 ， 相 互 影 响 ， 而 共 同 对 腐 蚀 产 生 影 响 。 研 究 生 物污 损 对 碳 钢 海 水 腐 蚀 的 影 响 ， 必 须 同 时 考 虑 大 型 污 损 生 物 和 微 生 物 的 影 响 。 本 文 采用 现 场 挂 样 ， 观 测 了 在 青 岛 、 厦 门 海 水 中 暴 露 0.25-4a 的 碳 钢 表 面 的 污 损 生 物 和沉 积 锈 层 的 外 观 、 特 性 及 其 与 腐 蚀 形 貌 的 对 应 关 系 。 检 测 了 污 损 生 物 和 沉 积 锈 层 下的 内 锈 层 中 的 SRB， 讨 论 了 生 物 污 损 、 锈 层 与 碳 钢 局 部 腐 蚀 的 关 系 10。舰 船 材 料 的 优 越 的 耐 蚀 性 增 强 舰 船 使 用 寿 命 和 降 低 服 役 期 的 成 本 。 本 设 计 主要 内 容 是 研 究 45#钢在盐雾和海水条件下的腐蚀行为，并寻找一种综合耐蚀性能优越的处理方法提高 45#钢的耐蚀性能。2.本 课 题 研 究 的 主 要 内 容 和 拟 采 用 的 研 究 方 案 、 研 究 方 法 或 措 施2.1 研 究 内 容 测 试 45#钢 在 海 水 和 盐 雾 环 境 下 的 腐 蚀 情 况 。 观 察 、 研 究 、 分 析 45#钢在 不 同 环 境 下 的 腐 蚀 规 律 。 研 究 不 同 种 类 耐 蚀 层 的 45#钢在 海 水 和 盐 雾 环 境 下 的 腐 蚀 情 况 。 观 察 、 研 究 、 分 析 不 同 种 类 耐 蚀 层 的 45#钢 在 不 同 环 境 下 的 腐 蚀 规 律 。 观 察 其 腐 蚀 试 样 形 貌 ， 分 析 其 腐 蚀 进 程 ， 优 化 抗 蚀 方 法 。2.2 研 究 方 案实验器材： 45#钢 ， 喷 聚 铵 酯 漆 的 45#钢 ， 硝 酸 酒 精 ， 切 割 机 ， 砂 轮 机 ， 砂 纸 ， 抛 光 机 ， 光 学显 微 镜 ,扫 描 电 子 显 微 镜 ， X 射 线 能 谱 仪 ， 盐 雾 试 验 机 ， 试 管 ， 天 然 海 水 ， 纯 净水 ， Nacl.50Mn 钢材 料 的 化 学 成 分 （ 质 量 分 数 ）成 分 C Si Mn P S Ni Cr Cu质 量分 数0.50 0.26 0.82 0.028 0.03 0.25 0.20 0.21试 样 准 备 与 制 备45#钢 ， 三 块 （ 尺 寸 ： 20mm30mm） ；涂 有 聚 铵 酯 漆 45#钢 ， 三 块 （ 尺 寸 ： 20mm30mm） ；表 面 喷 涂 锌 铝 粉 的 45#钢 ， 三 块 （ 尺 寸 ： 20mm30mm） ；表 面 喷 涂 钛 粉 的 45#钢 ， 三 块 （ 尺 寸 ： 20mm30mm） ；把 45#钢 ， 涂 有 聚 铵 酯 漆 45#钢 ， 表 面 喷 涂 锌 铝 粉 的 45#钢 ， 表 面 喷 涂 锌 铝 粉 45#钢 块 分 成 三 组 ， 每 组 试 样 各 一 个 ， 先 进 行 再 海 水 中 的 实 验 ， 把 两 组 的 试 样 放 进 准备 好 的 海 水 试 样 中 浸 泡 一 段 时 间 进 行 观 察 材 料 是 否 有 变 化 ， 当 出 现 锈 蚀 时 记 录 开 始锈 蚀 时 间 ， 然 后 每 隔 两 天 进 行 观 察 直 到 不 发 生 锈 蚀 时 将 试 样 取 出 来 做 金 相 实 验 ： 取样 ， 粗 磨 ， 细 磨 ， 抛 光 ， 腐 蚀 ， 观 察 其 宏 观 组 织 显 微 组 织 分 析 。 再 拿 出 另 一 组 试 样将 其 切 断 开 来 测 其 腐 蚀 层 厚 度 ， 观 察 其 腐 蚀 试 样 形 貌 ， 分 析 它 的 腐 蚀 进 程 。把 第 三 组 试 样 进 行 盐 雾 实 验 ， 试 样 在 前 期 已 经 做 了 表 面 处 理 ： 涂 料 ， 电 镀 ， 喷 锌铝 粉 和 涂 钛 粉 ， 将 试 样 放 进 盐 雾 试 验 机 的 样 品 架 上 ， 关 闭 箱 盖 ， 在 操 作 面 板 设 定 设定 时 间 ， 温 度 ， 周 期 ， 然 后 运 作 。腐 蚀 实 验 后 的 形 貌 观 察 和 性 能 测 试 ， 用 数 码 相 机 拍 摄 照 片 ， 观 察 其 表 面 腐 蚀 产 物用 扫 描 电 子 显 微 镜 观 察 试 样 的 表 面 及 截 面 形 貌 ， 并 用 X 射 线 能 谱 仪 分 析 锈 层 成 分， 极 化 曲 线 ； 海 水 和 盐 雾 中 腐 蚀 规 律 ； 生 成 物 ； 表 面 形 貌 ， 由 实 验 结 果 所 得 实 验 数据 的 计 算 绘 制 极 化 曲 线 ， 看 腐 蚀 层 的 生 成 物 的 成 分 及 其 显 微 组 织 分 析 ， 观 察 腐 蚀 试样 形 貌 。2.3 本 课 题 研 究 的 重 点 及 难 点重 点 ： 把 实 验 前 期 的 材 料 充 分 准 备 好 ， 按 照 规 定 准 确 无 误 的 完 成 实 验 ， 记 录 实验 数 据 ， 观 察 材 料 变 化 由 实 验 结 果 数 据 进 行 分 析 ， 认 真 做 总 结 报 告 。难 点 ： 确 保 实 验 的 准 确 无 误 ， 实 验 数 据 的 测 量 实 验 结 果 的 分 析 ， 数 据 的 处 理 以及 后 期 的 总 结 分 析 。3.前 期 已 开 展 工 作在 撰 写 开 题 报 告 之 前 主 要 先 了 解 课 题 并 进 行 文 献 查 阅 ， 通 过 进 行 了 这 些 前 期 工作 是 我 对 50Mn 钢 铁 材 料 成 分 以 及 性 能 有 了 初 步 的 了 解 ， 设 计 本 次 试 验 的 初 步 试验 步 骤 ， 了 解 一 些 防 腐 蚀 的 途 径 进 行 防 护 ， 相 信 自 己 能 够 比 较 满 意 的 完 成 这 次 毕 业设 计 。4.完 成 本 课 题 的 工 作 方 案 及 进 度 计 划 （ 按 周 次 填 写 ）第 1-3 周 ： 消 化 课 题 题 目 ， 查 阅 资 料 ， 明 确 设 计 内 容 以 及 要 求 。第 4 周 ： 通 过 文 献 撰 写 开 题 报 告 及 开 题 答 辩 。 第 5-7 周 ： 完 善 设 计 方 案 ， 准 备 材 料 ， 进 行 实 验 。第 8 周 ： 完 成 中 期 实 验 ， 中 期 报 告 。第 9-10 周 ： 完 成 实 验 ， 进 行 具 体 观 察 分 析 阶 段 。第 11-14 周 ： 做 实 验 总 结 ， 写 数 据 分 析 ， 写 毕 业 设 计 论 文 总 结 。第 15 周 ： 毕 业 答 辩 。指导教师意见（对课题的深度、广度及工作量的意见）指导教师： 年 月 日 参考文献1 朱相荣,黄桂桥,刘大阳等 ,金属材料长周期海水腐蚀规律研究J, 中国腐蚀与防护学报,2005.25（13）,142-148.2 杜敏,高荣杰,公平等.海水介质中碳钢绿色 ,缓蚀剂缓蚀过程的研究J. 材料科学与工艺,2006,14(6):596-600.3 郭鹏,颜民,黄桂桥.杜敏. 海水中碳钢内锈层中的微生物及其对腐蚀的影响J. 腐蚀学与防护技术.2006,18(6):410-413.4 洪道.中国的湖泊M.北京 :商务印书社.1995.51.5 黄桂桥,颜民,郁春娟等,金属材料在盐湖卤水中的腐蚀研究 ,腐蚀与防护,2005,269-369.6 黄桂桥,铜
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