TZM合金在不同腐蚀环境下电化学行为及腐蚀机制研究

摘要

TZM(0.4％～0.55%Ti，0.06%～0.12%Zr，0.01%～0.04%C)合金以Mo为基体加入少量Ti、Zr和微量C元素制备而成，是应用最广泛的钼合金之一。因其熔点高、强度大、线膨胀系数低、抗腐蚀性强和高温性能良好，而广泛应用于航空航天、发电、核反应堆、军事工业和化工等领域。目前关于TZM合金的研究主要侧重于其综合力学性能的提高和高温抗氧化性能的改善。然而，对于TZM合金抗腐蚀行为方面的研究较少。由于TZM合金在液态金属冷却的快中子增殖堆中使用广泛，因此，为进一步扩展合金应用范围，研究TZM合金在不同腐蚀环境下电化学行为及腐蚀机制具有重要的理论意义和现实意义。　　本文采用粉末冶金和轧制工艺制备TZM合金和稀土镧掺杂的La-TZM合金，通过动电位极化研究合金电化学腐蚀行为，采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱定量(EDS)表征分析腐蚀产物显微结构特征。研究合金在不同腐蚀环境下电化学行为，揭示合金抗腐蚀性能影响规律及腐蚀机制。在此基础上，探究防腐蚀性镀层Pt@La-TZM合金的电化学腐蚀行为及镀层防腐蚀机制。研究表明：Cl-可有效破坏TZM合金腐蚀表面形成的钝化膜，合金在氯化钠腐蚀介质中主要发生点蚀和晶间腐蚀，且随Cl-浓度的增大，腐蚀速率呈现先增大后减小的趋势，Cl-浓度为0.5mol/L和1.5mol/L时，TZM合金表现出良好的耐腐蚀性能；OH-大量积聚在杂质富集区域、不规则表面及窄缝处，易发生金属的溶解和阴极还原反应，TZM合金的抗腐蚀性能随OH-浓度的升高而逐渐增强，在OH-浓度为10%时合金的抗腐蚀性能最佳；在保持Cl-浓度不变的酸性、中性、碱性介质中，TZM合金在中性和碱性介质中抗腐蚀性能优于La-TZM合金，两类合金抗腐蚀性均表现为酸性介质强于中性介质，碱性介质最弱。Cl-有效破坏腐蚀表面形成的钝化膜，OH-和Cl-双重侵蚀促使两类合金晶间腐蚀加剧、粉末冶金制备的TZM合金及La-TZM合金对酸性介质具有良好的耐蚀性；对比La-TZM合金的电化学腐蚀行为可知，Pt镀层在中性及碱性介质中将合金的腐蚀电流密度分别降低了2.14倍和1.07倍，显著减缓了合金的腐蚀速率，很好地提高了合金的抗腐蚀性能，扩展了TZM合金的使用范围。

目录

声明

1 绪论

1.1 引言

1.2 TZM合金的性能及应用

1.3 难熔金属与硬质合金的腐蚀机理及研究现状

1.4 论文的主要研究内容及意义

2 实验

2.1 实验材料

2.2 实验流程

2.3 电化学实验

2.4 腐蚀形貌分析

2.5 本章小结

3 不同Cl-浓度对TZM合金电化学腐蚀行为影响研究

3.1 不同Cl-浓度下极化曲线分析

3.2 不同Cl-浓度下交流阻抗谱图分析

3.3 不同Cl-浓度下表面微观组织形貌特征

3.4 不同Cl-浓度对TZM合金电化学腐蚀机理分析

3.5 本章小结

4 不同OH-浓度对TZM合金电化学腐蚀行为影响研究

4.1 不同OH-浓度下极化曲线分析

4.2 不同OH-浓度下交流阻抗谱图分析

4.3 不同OH-浓度下表面微观组织形貌特征

4.4 不同OH-浓度对TZM合金电化学腐蚀机理分析

4.5 本章小结

5 TZM合金及掺La-TZM合金在酸中碱介质中电化学腐蚀行

5.1 酸中碱介质中极化曲线分析

5.2 酸中碱介质中交流阻抗图谱分析

5.3 酸中碱介质中表面微观组织形貌特征

5.4 酸中碱介质中电化学腐蚀机理分析

5.5 本章小结

6 镀铂La-TZM合金电化学腐蚀行为影响研究

6.1 Pt@La-TZM合金极化曲线分析

6.2 Pt@La-TZM合金交流阻抗图谱分析

6.3 铂镀层表面SEM形貌特征分析

6.4 Pt@La-TZM合金表面微观组织形貌特征

6.5 Pt@La-TZM合金截面微观组织形貌特征

6.6 Pt@La-TZM合金电化学腐蚀机理分析

6.7 本章小结

7 结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间科研成果及获奖情况