轻合金表界面微结构与电子功函数的关联性研究

摘要

轻合金因其质量轻、强度高、耐腐蚀等优良性能而广泛应用于航空航天、交通运输、石油化工等领域。随着现代社会的发展，对合金母材及其连接件的耐腐蚀性和连接质量提出了更高的要求。表面与界面行为是影响合金母材及其连接件的耐腐蚀性和连接质量的重要因素之一，因此，研究合金表面与界面微结构与电子功函数的关联性就显得尤为重要。
　　本论文选择航空和民用较为普遍的铝/钛合金作为研究对象，研究其母材和连接件表界面微纳结构与电子功函数的关联性，从而评估表界面微纳结构对合金耐腐蚀性和力学性能的影响。利用开尔文探针系统测量了轻合金表面与界面的电子功函数，用扫描电子显微镜表征了合金表面与界面微结构，从而从物理角度建立了电子功函数与微结构的关联性，探索了合金的腐蚀机理和力学行为。
　　研究结果表明：因合金表面氧化层阻碍表面电子逸出，导致表面电子功函数随氧化层厚度增大而增大；合金表面粗糙度对电子功函数影响较大，越粗糙的表面电子功函数越大；腐蚀过程中，合金的电子功函数与具体的腐蚀过程密切相关。在一定腐蚀时间内，腐蚀速率越大，电子功函数波动越大，材料的耐腐蚀性越差。相对来说，钛合金的耐腐蚀性比铝合金好得多。另外，研究发现连接件界面区域的表面形貌、晶粒大小与电子功函数密切相关，而且其力学性能（如抗拉强度）与电子功函数几乎呈线性比例关系，由此探索出了一种利用开尔文探针无损检测和评估合金连接件界面结合强度的方法。

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第1章 绪论

1.1引言

1.2 轻合金材料

1.3 电子功函数

1.4 本课题的研究目的、意义及内容

第2章 实验

2.1 原料及主要实验仪器

2.2 实验原理

2.3 实验过程

第3章 测试环境对轻合金表面电子功函数的影响

3.1 表面氧化层对轻合金电子功函数的影响

3.2 相对湿度对合金表面电子功函数的影响

3.3 本章小结

第4章 铝合金表面电子功函数与表面微结构的关联性

4.2铝合金样品表面腐蚀行为对EWF的影响

4.3 铝合金表面电子功函数变化的理论分析

4.4 铝合金搅拌摩擦焊连接件的界面微纳结构

4.5 本章小结

第5章 钛合金及连接件的耐腐蚀性与电子功函数的关联性

5.1 钛合金表面的耐腐蚀性与电子行为测试

5.2 在NaCl溶液中钛合金的耐腐蚀性与电子行为

5.3 在HCl溶液中钛合金的耐腐蚀性与电子行为

5.5钛合金和铝合金的耐腐蚀性和EWF比较

5.6 本章小结

第6章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

攻读硕士期间发表论文

致谢

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