新型碲镍铬合金的耐腐蚀性能研究

摘要

课题组开发研制的新型Te-Ni-Cr合金材料是一种优秀的耐磨、耐蚀材料。本文就元素Te对镍铬合金的耐腐蚀性及腐蚀行为的影响进行了初步研究。
　　 运用金相显微观察、X射线衍射、背散射观察、显微硬度检测及摩擦磨损检测等手段研究了添加Te元素的新型合金的显微组织结构及机械性能的变化。结果表明:加入碲的合金,金相组织中出现了黑色的突起相,这种相牢牢地镶嵌在基体表面。新型碲镍铬合金的相由基体α-Ni3CrFe相,β-Cr5Ni2FeB相,γ-C19Cr7Mo24相组成,添加碲元素后促使合金析出β相、γ相。材料的显微硬度有了很大的提高,耐摩擦性加强,摩擦系数随时间变化稳定。碲的加入使材料的显微结构发生变化,材料的机械性能有了很大的改善。
　　 通过静态浸泡腐蚀试验、扫描电镜(SEM)、X射线衍射、能谱分析等手段研究了Te含量不同的新型合金在海水(3.5％NaCl溶液)、5％H2SO4溶液中的耐腐蚀性及腐蚀行为。结果表明:碲镍铬合金在海水、5％H2SO4溶液中均具有很好的耐腐蚀性。碲加强了材料耐腐蚀性。当加入0.8％Te时,材料在海水、5％H2SO4溶液中的耐腐蚀性达到最好。Te-Ni-Cr合金在静态水溶液中发生电化学腐蚀,在海水中的腐蚀形态为点蚀,加碲合金比未加碲合金的腐蚀坑小且内壁较光滑,腐蚀产物排布较致密,与基体结合较紧密,抵抗材料进一步腐蚀的能力较强;在5％H2SO4溶液中,材料的耐腐蚀性较在海水中要好,一般腐蚀是围绕合金表面的缺陷处开始进行的。在海水中合金的腐蚀产物是镍和铁的氧化物的混合物,在5％H2SO4溶液中的腐蚀产物是镍的氧化物,铬、铁的硫化物及氧化物。
　　 高温熔盐腐蚀实验是将含Te质量分数为0.8％的碲镍铬合金试样置于750℃Na2SO4-25％NaCl高温熔盐中等温加热腐蚀3h、6h、12h、18h、24h、30h。实验结果表明,碲镍铬合金在开始腐蚀阶段是耐蚀的,随着时间的延长,腐蚀加剧,材料的耐腐蚀性失效。在腐蚀3h、18h、30h这三个时间段内,合金表面都有Ni2S3、Fe2O3、Cr2O3腐蚀产物生成。18h时出现NiS、CrS。30h的时候出现NiS2、Cr2S3。合金的热腐蚀是一个硫化——氧化共存的过程。碲镍铬合金在熔盐中开始腐蚀阶段,腐蚀产物能够较牢固的和基体连接在一起,随着腐蚀时间的延长,产物增多形成腐蚀层,腐蚀时间继续延长,腐蚀层将从基体上脱落下来,然后新一轮腐蚀层的形成开始。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 引言

1.2 碲镍铬合金的研究现状

1.2.1 碲的研究现状

1.2.2 镍基耐蚀合金的研究现状

1.2.3 耐腐蚀材料

1.3 碲镍铬合金材料的腐蚀

1.3.1 金属腐蚀概述

1.3.2 耐蚀合金化作用机理

1.3.3 碲镍铬合金的腐蚀行为

1.4 课题的学术背景、意义及研究内容

1.4.1 课题的学术背景及意义

1.4.2 主要的研究内容

第2章 合金的制备及实验方法

2.1 总体工艺设计

2.2 合金的制备

2.2.1 制备合金粉末

2.2.2 制备合金材料

2.3 实验方法

2.3.1 合金组织及性能分析

2.3.2 合金腐蚀实验

第3章 碲镍铬合金的组织及性能

3.1 实验材料

3.2 碲镍铬合金的组织

3.2.1 显微组织

3.2.2 性能分析

3.3 小结

第4章 碲镍铬合金的静态腐蚀行为

4.1 实验材料

4.2 实验结果

4.2.1 海水中的静态腐蚀实验

4.2.2 5%硫酸溶液中的静态腐蚀实验

4.3 讨论

4.4 小结

第5章 碲镍铬合金的高温熔盐腐蚀行为

5.1 实验材料

5.2 实验结果

5.2.1 碲镍铬合金在高温熔盐中的腐蚀行为

5.3 分析

5.4 小结

结论

展望

参考文献

致谢

附录A 攻读硕士期间发表的论文