KMS Lanzhou Institute of Chemical Physics，Chinese Academy of Sciences
| 镍铝青铜在海水中的腐蚀磨损行为研究 | |
| Alternative Title | 无 |
| 张贝贝 | |
| Thesis Advisor | 阎逢元 |
| 2019-05-16 | |
| Degree Grantor | 中国科学院大学 |
| Place of Conferral | 北京 |
| Degree Name | 工学博士 |
| Department | 固体润滑国家重点实验室 |
| Degree Discipline | 材料学 |
| Keyword | 海水 腐蚀磨损 交互作用 镍铝青铜 Seawater Tribocorrosion Synergistic effect Nickel-aluminium bronze |
| Abstract | 随着海洋工程技术的发展，金属材料在海水环境中的腐蚀磨损性能受到越来越多地关注。腐蚀磨损是指腐蚀环境中摩擦表面出现的材料流失现象，是力学、化学或电化学因素之间交互作用的影响结果。由于优异的力学性能和耐腐蚀性，镍铝青铜（NAB）被广泛应用于海洋工程领域，在其实际服役过程中，不可避免地面临着腐蚀和磨损的耦合损伤。本文主要研究了NAB在海水中的腐蚀磨损耦合损伤作用机制，考察了力学因素（载荷、转速）、环境因素（不同介质、海水pH、卤离子浓度）以及配副对其腐蚀磨损行为的影响，对比研究了NAB与几种常用海洋工程材料耐腐蚀磨损性能的差异。腐蚀磨损实验在连接有电化学工作站的销-盘摩擦磨损试验机上进行，根据摩擦过程中获得的原位电化学信号进行定量计算，确定了腐蚀分量、磨损分量及腐蚀磨损交互作用量对总材料损失的贡献。主要研究结果如下： 1.当NAB在海水环境下与氧化铝陶瓷配副发生滑动摩擦时，腐蚀与磨损之间存在正的协同作用，机械磨损与电化学腐蚀相互促进，加速了材料的失效。阴极保护下NAB的磨损量明显小于在开路电位下的磨损量，腐蚀降低了材料的耐磨性。相比于静态腐蚀，滑动摩擦条件下NAB的腐蚀敏感性和腐蚀速率增大。随着载荷的增大，摩擦副两接触面之间的剪切力增大，对钝化膜的破坏逐渐加剧，从而导致暴露的活化区域面积增大，进而使得开路电位降低，腐蚀敏感性增大。转速影响NAB的表面再钝化，高转速条件下，氧化铝配副在样品表面同一点连续两次接触之间的时间间隔较短，同时摩擦热的传导有限，导致总材料损失速率增大。 2.与去离子水和3.5%NaCl溶液相比，海水的润滑效果最好，但海水的腐蚀作用却会加速NAB的磨损。尽管高卤离子浓度海水的腐蚀性较强，但其良好的润滑能力缓解了滑动摩擦引起的表面恶化，使得NAB的腐蚀磨损速率减小。随着海水pH的升高，NAB的腐蚀敏感性和腐蚀速率增大，加剧了腐蚀促进磨损量和总材料损失量。NAB在不同pH海水条件下滑动摩擦过程中发生了选择性相腐蚀，当海水pH值小于4.2时，κⅣ和κⅡ相优先发生腐蚀，当pH值大于4.2时，α/κⅢ共析处的α相被腐蚀。 3.与氧化铝陶瓷相比，PEEK、PEEK/SCF和PEEK/SCF/TiB2三种聚合物材料作为配副时，腐蚀磨损过程中容易向金属表面转移，使NAB在滑动摩擦过程中的腐蚀速率有所降低。SCF和TiB2颗粒作为增强相加入到PEEK基体中，能够显著提高配副在海水润滑下的耐磨性，但却加剧了NAB的磨损，并且对NAB的腐蚀抑制作用也有所减弱。 4.NAB在海水环境中的耐腐蚀磨损性能优于304不锈钢和410不锈钢，且受外加电位的影响较小。由于表面钝化状态不同，1045碳钢（1045CS）和2205双相不锈钢（2205DSS）腐蚀与磨损之间的作用机制不同。滑动摩擦过程中，2205DSS表面钝化膜被破坏从而导致磨损区域内腐蚀加剧，而1045CS表面未生成钝化膜，滑动接触减缓了磨损区域内材料的腐蚀速率，使得未磨损区域内腐蚀加剧。 |
| Other Abstract | 无 |
| Document Type | 学位论文 |
| Identifier | http://ir.licp.cn/handle/362003/25305 |
| Collection | 中国科学院兰州化学物理研究所 |
| Affiliation | 1.中国科学院兰州化学物理研究所; 2.中国科学院大学 |
| Recommended Citation GB/T 7714 | 张贝贝. 镍铝青铜在海水中的腐蚀磨损行为研究[D]. 北京. 中国科学院大学,2019. |
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