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304不锈钢孔蚀早期电流波动规律的研究

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摘要

第一章 绪论

1.1 本课题相关领域的历史、现状和前沿发展情况

1.2 孔蚀机理

1.2.1 蚀孔的诱发

1.2.2 蚀孔的生长

1.2.3 蚀孔的钝化

1.3 孔蚀的影响因素

1.3.1 杂质对孔蚀的影响

1.3.2 粗糙度对孔蚀的影响

1.3.3 侵蚀性离子对孔蚀的影响

1.3.4 缓蚀剂对孔蚀的影响

1.3.5 其他因素对孔蚀的影响

1.4 亚稳态孔蚀向稳定孔蚀的转变

1.4.1 亚稳态孔蚀之间的相互影响

1.4.2 亚稳态孔蚀向稳定孔蚀转变的条件

1.4.3 亚稳孔和稳定孔之间的相互影响

1.5 亚稳态孔蚀的研究手段

1.5.1 电化学手段

1.5.2 原位测量技术

1.5.3 统计分析方法

1.6 本课题的研究意义及主要研究内容

1.6.1 本课题的研究意义

1.6.2 本课题的主要研究内容

第二章 实验方法

2.1 实验材料及试样的制备

2.2 实验溶液的配置

2.3 测试方法

2.3.1 慢速动电位扫描

2.3.2 恒电位极化

2.3.3 动电位回扫

2.3.4 扫描电镜测试

2.4 数据处理方法

2.4.1 亚稳态孔蚀电位Em和稳定孔蚀电位Eb的统计

2.4.2 亚稳孔波动峰值极值分布的统计

2.4.3 亚稳孔电流波动K-I关系的统计

第三章 氯离子对孔蚀参数的影响

3.1 不同氯离子浓度溶液中亚稳态孔蚀电位参数变化

3.1.1 Em与Eb分布直方图

3.1.2 Em与Eb统计分布

3.1.3 氯离子浓度对亚稳孔特征电位的影响

3.1.4 电流峰不同取值标准对Em值的影响

3.2 不同氯离子浓度下亚稳态孔蚀电流的变化

3.2.1 不同恒定电位下峰值电流的极值分布

3.2.2 不同氯离子浓度中同一恒定电位下峰值电流的极值分布

3.2.3 恒电位极化下K-I关系统计

3.2.4 特征峰分析

3.3 小结

第四章 粗糙度对孔蚀参数的影响

4.1 不同粗糙度下亚稳态孔蚀电位参数的变化

4.1.1 Em与Eb的统计分布

4.1.2 粗糙度对Em和Eb的影响

4.2 不同粗糙度下亚稳态孔蚀电流的变化

4.2.1 不同粗糙度下恒电位极化亚稳态孔蚀电流峰分析

4.2.2 粗糙度对极值分布的影响

4.3 不同粗糙度下试样的亚稳态孔蚀形貌

4.4 小结

第五章 PO43-对孔蚀参数的影响

5.1 含PO43-体系中Em和Eb的统计分布

5.2 PO43-对Em和Eb的影响

5.3 PO43-对形核率的影响

5.4 小结

第六章 利用回扫极化曲线研究孔蚀参数的变化

6.1 扫描速率对孔蚀参数的影响

6.2 缓蚀性阴离子对孔蚀参数的影响

6.2.1 PO43-对孔蚀参数的影响

6.2.2 WO42-对孔蚀参数的影响

6.3 小结

第七章 总结论

参考文献

致谢

研究成果及发表的学术论文

作者和导师简介

硕士研究生学位论文答辩委员会决议书

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摘要

孔蚀由于其破坏高度集中、蚀孔分布不均匀、向重力方向发展、孔口小不易发现等特点成为不锈钢腐蚀失效的主要原因之一,因此研究孔蚀的早期行为对于孔蚀的预测、预防具有现实意义。本文利用慢速动电位极化扫描、恒电位极化、扫描电镜等方法研究了Clˉ、表面粗糙度、PO43-和WO42-对亚稳态孔蚀电位Em、稳定孔蚀电位Eb、亚稳态孔蚀形核率、亚稳态孔蚀电流峰值及亚稳态孔蚀生长速率K的分布等各电化学参数的影响。所得主要结论如下:
   1.在所研究的氯离子浓度范围内,亚稳态孔蚀电位Em和稳定孔蚀电位Eb均满足正态分布,氯离子浓度增大,Em,Eb值均减小,即促进了亚稳态孔蚀和稳定孔蚀的形核。氯离子浓度一定时,亚稳态孔蚀电流峰值在不同的范围内均满足极值分布,且生长速率适中的亚稳态孔蚀生长为稳定孔蚀的可能性比较大。
   2.在所研究的表面粗糙度范围内,Em和Eb均满足正态分布,随着表面粗糙度的增大,Em,Eb值均减小,同时促进了亚稳态孔蚀以及稳定孔蚀的形核。表面粗糙度一定时,亚稳态孔蚀电流峰值在不同的范围内均满足极值分布。观察孔蚀表面形貌发现电极表面的蚀孔沿着表面打磨的痕迹生长,说明表面的凹凸结构影响了亚稳态孔蚀的生长及分布。
   3.在所研究的磷酸根离子范围内,Em和Eb均满足正态分布,且随着所加入的磷酸根离子浓度的增大,Em,Eb值均增大,即磷酸根离子抑制了亚稳态孔蚀和稳定孔蚀的形核。
   4.随着PO43-浓度的增大,Em和Eb值均增大,即PO43-浓度的增大,抑制了亚稳态孔蚀和稳定孔蚀的形核。PO43-增加导致亚稳态孔蚀的平均生长速度和电流峰值降低,从而增大了亚稳态孔蚀转化为稳定孔蚀的难度,抑制了稳定孔蚀形核。但PO43-增加导致孔蚀再钝化电位Ep降低,使充分发展的稳定蚀孔更难于再钝化,其原因可能是磷酸盐膜在小孔孔口的沉淀会促进蚀孔生长的稳定性。
   5.随着WO42-浓度的增大,Em和Eb值均增大,表明同时抑制了亚稳态孔蚀和稳定孔蚀的形核。WO42-增加,亚稳态孔蚀平均生长速度和电流峰值减小,表明亚稳态孔蚀发展为稳定孔蚀的难度增大,抑制了稳定孔蚀的形核。WO42-浓度增大,Ep值减小,表明稳定孔蚀更难再钝化。

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