飞机多金属耦合在溶液状态与大气状态下的腐蚀行为对比及当量折算研究

本研究改进了薄液膜测厚装置与电化学测量装置,搭建了溶液电化学测量平台,得到了飞机材料体系中7050铝合金、Aermet100高强钢、1Cr18Ni9Ti不锈钢和QA110-4-4铜合金极化曲线及由它们构成的四电极体系中各电极表面的电偶电流;分别构建基于二次电流分布和壳电流分布的Comsol仿真模型,得到了溶液状态下和100μm液膜下四电极体系的电位和电流密度分布;将四种金属放入溶液状态和大气状态下得到的腐蚀形貌与仿真得到的电位分布进行了对比分析,并对四电极体系中各电极表面进行局部电流密度的面积分,计算得到各电极表面的电偶电流,与测试得到的电流值进行了比较。结果表明:四电极体系中各电极表面电偶电流仿真值与测量值误差在10%以内,液膜状态下多电极表面电位分布区间要远远大于溶液状态下,对比分析腐蚀形貌与仿真电位分布,可以看出仿真得到的表面电位分布高于自腐蚀电位的电极且均出现不同程度的腐蚀损伤,而对低于自腐蚀电位的电极表面腐蚀不明显,证明了模型对电位分布预测的准确性;Aermet100钢在溶液和100μm液膜下出现极性反转现象,在液膜状态下Aermet100钢与7050铝合金作为多电极体系阳极,存在一定竞争关系,使得液膜状态下铝合金腐蚀坑数量和表面电偶电流要小于溶液状态下,铜合金和不锈钢在四电极体系中无论液膜状态还是溶液状态均充当阴极,极性不发生改变。根据腐蚀损伤等效原则,分别计算了溶液状态和液膜状态下不同面积比7050铝合金和Aermet100高强钢的折算系数,这对飞机环境适应性考核广泛采用的加速环境谱中折算系数的选取有一定的参考价值。     

超级13Cr和P110油管钢在NaCl溶液中电偶腐蚀行为的研究

采用电化学方法研究了超级13Cr-P110钢偶对在NaCl溶液中的电偶腐蚀行为,测试了开路电位、电偶电流和电偶电位,采用SEM、EDS和XRD分别对腐蚀形貌和产物进行了表征。结果表明,超级13Cr和P110钢在NaCl溶液中存在明显的电位差,两者偶接时超级13Cr作为阴极被保护,而P110钢作为阳极被加速腐蚀,该电偶对产生的电偶电流密度会形成严重的电偶腐蚀,随着Sc/Sa的增大,电偶电流明显增大,阳极的腐蚀程度加重,腐蚀产物为氧化物,腐蚀破坏的形式由腐蚀产物疏松转变为腐蚀膜层开裂形成的片层状脱落。     

钢芯铝绞线中的电偶腐蚀行为

钢芯铝绞线中不同金属接触容易产生电偶腐蚀.通过测量Fe和Al分别与纯Zn、镀Zn、5%Al-Zn合金、2%Mg-Zn合金、55%Al-Zn合金在1 mol/L NaCl溶液中的电偶电流,判断不同金属接触时的腐蚀程度,从而选择钢芯镀层,达到最佳匹配,减轻电偶腐蚀.结果表明:Fe与55%Al-Zn合金镀层的电偶电流最小,腐蚀程度最轻;含Mg的热镀Zn层与Al形成的电偶比纯热镀Zn层与Al形成的电偶的腐蚀程度轻.     

X65管线钢在沉积物下腐蚀与缓蚀剂作用效果

通过电化学阻抗谱和动电位扫描法研究X65管线钢在含氧氯化钠溶液中沉积物对电化学参数的影响。采用电阻法(ER)结合零电阻电流计(ZRA)研究X65钢在沉积物覆盖下的电偶腐蚀行为与不同浓度有机膦缓蚀剂的作用效果。结果表明:X65钢在SiO_2沉积物覆盖时腐蚀电位负移,腐蚀速率降低。当有沉积物覆盖与无沉积物覆盖的电偶试片相连时,X65钢在沉积物下发生阳极极化,阳极电偶电流密度在18h内由120μA/cm~2衰减到50μA/cm~2并保持稳定。依次加入5×10~(-5),8×10~(-5)和3×10~(-4)浓度的PBTCA后,电偶电流在最高升至1300μA/cm~2后逐渐下降并稳定在610μA/cm~2附近,沉积物下X65钢腐蚀速率达到6.11mm/a,PBTCA加速了X65钢在含氧溶液中沉积物下的腐蚀。通过对试片表面进行观察,沉积物下X65钢表面发生了严重的局部腐蚀。     

模拟沿海大气环境下铝合金搭接件电偶腐蚀行为研究

铝合金搭接结构材料2A12与螺栓材料ML30CrMnSiA因存在电位差,在沿海潮湿的大气环境中服役时会发生电偶腐蚀。采用自制实验装置模拟沿海大气环境,通过电化学极化曲线测试法分别测量铝合金材料和螺栓材料在0.5mm厚液膜下的边界值,运用数值仿真软件BEASY对搭接件表面偶合后的电位、电流密度分布及腐蚀速率进行模拟计算。研究结果表明,铝合金板2A12与螺栓搭接后作为偶对阳极电位正移:与螺栓直接接触的位置,阳极极化程度最高,电偶腐蚀速率最大;随与螺栓距离增大,铝合金板的电偶腐蚀速率向两侧递减。     

钛合金脉冲阳极氧化膜抗电偶腐蚀性能及机理

为了有效提高钛合金阳极氧化膜抗电偶腐蚀的性能,在300～400 g/L H2SO4,50～120 g/L H3PO4溶液中,在电流密度2～3 A/dm2和温度0～10℃下,采用脉冲阳极氧化技术制备了一种抗电偶腐蚀的钛合金阳极氧化膜,并采用电化学技术对该阳极氧化膜的抗电偶腐蚀机理进行了讨论.结果表明:该阳极氧化膜为厚度2～3 um的多孔膜;阳极氧化后,TC6钛合金的开路电位从-207 mV(vs SCE)上升到132 mV(vs SCE),腐蚀电流密度从2.3×10-2uA/cm2下降到1.4×10-3uA/cm2,表面膜的极化电阻从2.647×105Ω上升到6.109×107Ω,表面膜的膜电阻从543.8 Ω上升到1 790.0 Ω;电偶腐蚀测量则表明,阳极氧化降低钛合金电偶腐蚀电流1/5以上,其电偶腐蚀的敏感性达到了B级.脉冲阳极氧化膜能有效提高钛合金抗电偶腐蚀性能.     

哈氏C-276合金与16MnR钢在盐酸中的电偶腐蚀行为

石化厂急冷塔中的哈氏C-276合金和16MnR钢易形成电偶对,在塔中HCl气氛下发生腐蚀。测定了哈氏C-276合金与16MnR钢在10%盐酸中的自腐蚀速率、电偶腐蚀速率和稳态极化曲线,探讨了偶接时间、阴阳极面积比、环境温度及腐蚀液流速对阳极电流密度的影响。结果表明:2种金属偶接后,阴极哈氏C-276合金腐蚀速率得到抑制,阳极16MnR钢腐蚀速率急剧增大;2种金属自腐蚀电位相差超过200 mV,电偶电位接近16MnR钢的自腐蚀电位;随偶接时间延长,电偶电流不断衰减,24 h后趋于稳定;阳极电流密度随阴阳极面积比增大、温度升高而增大,但呈非线性增长,一定程度后增长趋势变缓;流动的腐蚀液中的阳极电流密度大于静止腐蚀液中的。     

碳钢焊缝在混凝土孔隙液中的优先腐蚀行为与亚硝酸盐缓蚀剂作用效果

通过8通道耦合阵列多电极系统以及腐蚀试片的浸泡实验研究了碳钢焊缝在模拟混凝土孔隙液中的腐蚀行为以及亚硝酸盐缓蚀剂的作用效果。通过测量开路电位、耦合电位以及电偶电流观测焊缝区域(Weld metal)、热影响区域(Heat affected zone)与母材区域(Base metal)之间的电偶腐蚀以及亚硝酸盐缓蚀剂对焊缝部位的作用效果。耦合阵列多电极系统以及腐蚀试片的浸泡实验结果共同表明,在含有Cl-的模拟混凝土孔隙液中,Q235的WM及其附近区域会发生优先腐蚀。同时,亚硝酸盐缓蚀剂能够明显减小不同区域之间的电偶电流,从而减小焊缝处的局部腐蚀风险。     

FeMnSi/B10偶对在不同温度3.5%NaCl溶液中的电化学腐蚀行为

B10海水管道与FeMnSi记忆合金管接头连接使用易发生电偶腐蚀。为明确FeMnSi/B10的电偶腐蚀机理，通过电化学测试、腐蚀失重法、SEM、EDS分析了FeMnSi/B10偶对在不同温度的3.5%(质量分数)NaCl溶液中的腐蚀行为、腐蚀形貌和腐蚀产物成分。结果表明：FeMnSi/B10发生电偶腐蚀时，FeMnSi为阴极，B10为阳极。FeMnSi和B10的腐蚀热力学趋势和腐蚀速率均随温度的升高而增加。FeMnSi/B10偶对电偶电流密度在初期急剧下降，随着时间的延长而减慢，最后达到稳定值。当温度从25℃升高至45℃时，偶对的电偶电流密度增大了约1倍，说明FeMnSi/B10偶对的耐蚀性对温度较为敏感。随着温度的升高，B10的腐蚀形式由晶间腐蚀发展为剥蚀。FeMnSi记忆合金的腐蚀产物为Fe₂O₃、Fe₃O₄、FeOOH,B10铜镍合金的腐蚀产物为Cu₂O、Cu₂Cl(OH)₃。     

稀土元素（La，Ce）对镁合金电偶腐蚀的影响

针对镁合金化学和电化学活性较高，与其他金属材料接触时易产生电偶腐蚀的特点，主要研究了其电偶腐蚀特性及环境因素的影响规律。采用电化学方法通过测定电偶电流密度，研究了添加约1％混合稀土RE（45％La，50％Ce）的AZ91合金在NaCl溶液中与A3钢、紫铜偶接时的电偶腐蚀行为，探讨了溶液中氯离子浓度、偶接金属种类以及阴阳极面积比对电偶电流密度Jg^Mg的影响。结果表明：Cl^-浓度增大，Jg^Mg变大；阴阳极面积比越大，Jg^Mg也越大；偶接金属A3钢比紫铜更易促进镁合金的腐蚀；稀土La，Ce的添加使电偶腐蚀有效距离变窄。     

新型航空T-31钛合金导管连接件在模拟服役环境中的抗腐蚀性能研究

使用自行研制的航空导管连接件腐蚀试验系统,研究了新型航空T-31钛合金导管连接件在模拟服役环境中的气密性、油压气密性以及应力腐蚀、表面腐蚀等综合性能.对这种钛合金导管连接件在高温盐水溶液浸泡与烘烤循环条件下的表面腐蚀及应力腐蚀行为进行了评价;初步探讨了在模拟服役环境中,这种钛合金发生腐蚀的机理.并比较研究了导管材料1Cr18Ni9Ti与连接件钛合金在6%NaCl水溶液中的电偶腐蚀敏感性.研究发现,T-31钛合金导管连接件在模拟服役环境中只在应力集中处发生轻微孔蚀,在试验应力水平下,无应力腐蚀倾向,具有良好的耐蚀性能;并证明,腐蚀介质通过钛合金阳极化膜层小孔渗入基体对基体造成轻微腐蚀,试验应力水平未造成孔蚀发生处裂纹形核;电偶腐蚀试验进一步说明1Cr18Ni9Ti / T-31电偶对有很小的电偶腐蚀电流,用它们制备的导管及导管连接件能安全地进行偶接.     

电偶对中6A01铝合金的电化学腐蚀行为研究

为了解决高速列车环境下6A01铝合金的电偶腐蚀问题,利用电化学阻抗谱和极化曲线等电化学方法研究了6A01铝合金在不同溶液中的电偶腐蚀行为.结果表明:6A01铝合金在NaCl溶液和模拟污水溶液中以点蚀为主,模拟污水溶液中铝合金的腐蚀速率较小,腐蚀速率随时间先增大后减小,再增大再减小,最后趋于稳定,铝合金的耐蚀性能减弱.铝...     

高温高酸性环境下镍基合金718与异种金属偶接的电偶腐蚀行为

高温/高压高酸性腐蚀环境中镍基合金718常作为可靠的材料使用,但不可避免会与其他金属偶接使用,易产生电偶腐蚀。模拟150℃,H_2S分压1.0 MPa,CO2分压1.5 MPa,Cl~-浓度200 000 mg/L的高温高酸性腐蚀环境,采用高温高压电化学测试技术和浸泡腐蚀模拟试验,研究了镍基合金718分别与低合金钢35Cr Mo、C110和不锈钢13Cr偶接后的电偶腐蚀行为。结果表明:在模拟高温高酸性环境下,3种金属分别与718合金偶接后,均发生了一定程度的电偶腐蚀,其中C110电偶腐蚀速率最大,而不锈钢13Cr的电偶腐蚀速率最小。电偶腐蚀的驱动力是2种金属的自腐蚀电位差,异种金属偶接后的电偶效应与两偶接材料的电位差成正比,而阳极材料自身的极化特性决定了其与耐蚀合金偶接后的电偶腐蚀程度。     

稀土元素(La,Ce)对镁合电偶腐蚀的影响

针对镁合金化学和电化学活性较高,与其他金属材料接触时易产生电偶腐蚀的特点,主要研究了其电偶腐蚀特性及环境因素的影响规律.采用电化学方法通过测定电偶电流密度,研究了添加约1%混合稀土RE(45%La,50?)的AZ91合金在NaCl溶液中与A3钢、紫铜偶接时的电偶腐蚀行为,探讨了溶液中氯离子浓度、偶接金属种类以及阴阳极面积比对电偶电流密度JgMg的影响.结果表明:Cl-浓度增大,JgMg变大;阴阳极面积比越大,JgMg也越大;偶接金属A3钢比紫铜更易促进镁合金的腐蚀;稀土La,Ce的添加使电偶腐蚀有效距离变窄.     

反向占空比对铝合金微弧氧化膜组织结构和耐蚀性能的影响

反向占空比对微弧氧化膜组织结构和性能的影响很大。恒流条件下用不同反向占空比(10%～80%)对7075铝合金进行微弧氧化,研究了反向占空比对膜层厚度、粗糙度、致密层比例、耐蚀性、形貌的影响,并分析了膜层的相结构。结果表明:当反向占空比达到50%时膜层综合性能最佳,膜层最厚(83.4μm),粗糙度2.47μm,致密层比例最大,耐点滴时间最长,盐雾腐蚀1200 h仍未发生腐蚀;微弧氧化膜中有许多不均匀的"火山"喷发状孔洞,主要物相为γ-Al2O3。     

7075铝合金微弧氧化电源波形对膜组织和性能的影响

为探讨不同电源波形对7075铝合金微弧氧化膜的影响,在Na2SiO3电解液体系中,分别采用恒直流、直流脉冲及交流不对称波形对7075铝合金进行微弧氧化,通过扫描电镜和X射线衍射仪分析了3种膜层的微观形貌和组成,考察了膜层的厚度、硬度、致密层比例及耐蚀性。结果表明:交流不对称氧化法获得的氧化膜性能最佳,膜层厚度达到100μm,硬度达到1 500 HV,致密层比例高达70%以上,耐蚀性最优。     

水溶剂电阻率对铝合金稀土铈盐转化膜性能的影响

采用扫描电镜(SEM)、能谱及盐雾试验等手段研究了自制的铝合金稀土转化膜处理液水溶剂的电阻率对稀土转化膜的结构和耐蚀性能的影响.结果表明,水溶剂的电阻率越大,制备的稀土转化膜越完整、耐蚀性越好.