Al18B4O33W-6061復(fù)合材料表面鈰轉(zhuǎn)化膜形成及耐蝕機理.pdf

1、作為一種具有廣泛應(yīng)用前景的鋁基復(fù)合材料，硼酸鋁晶須增強鋁基復(fù)合材料的腐蝕防護問題亟待解決。鈰轉(zhuǎn)化膜是一種很有潛力的表面處理方法，自其被發(fā)現(xiàn)以來，一直備受關(guān)注。關(guān)于鈰轉(zhuǎn)化膜的研究主要集中在鋁合金表面，在鋁基復(fù)合材料上的研究較少，而且極其不系統(tǒng)。迄今為止，幾乎還沒有關(guān)于鈰轉(zhuǎn)化膜在硼酸鋁晶須增強鋁基復(fù)合材料方面的研究報道。
　　本文主要針對硼酸鋁晶須增強基復(fù)合材料表面稀土轉(zhuǎn)化膜的形成與腐蝕機制進行研究。研究了不同時間氫氟酸預(yù)處理對復(fù)合材

2、料表面稀土轉(zhuǎn)化膜微觀組織結(jié)構(gòu)、成膜過程以及成膜復(fù)合材料腐蝕行為的影響；水熱處理對復(fù)合材料表面稀土轉(zhuǎn)化膜微觀組織結(jié)構(gòu)以及腐蝕行為的影響；同時利用電化學(xué)噪聲對復(fù)合材料成膜和腐蝕過程進行了監(jiān)測。通過研究基體與在復(fù)合材料復(fù)合材料的成膜特征，揭示了復(fù)合材料中的晶須在鈰轉(zhuǎn)化膜成膜過程中的作用，進而闡明了復(fù)合材料表面稀土轉(zhuǎn)化膜的成膜機理。
　　研究結(jié)果表明，復(fù)合材料表面前期HF預(yù)處理對鈰轉(zhuǎn)化膜的形成、生長以及形貌具有強烈的影響；預(yù)處理時間越長復(fù)

3、合材料表面的活化程度越大；復(fù)合材料表面稀土轉(zhuǎn)化膜的沉積速率、膜的非均勻性以及膜的厚度與膜中缺陷隨預(yù)處理時間的增加而增加。極化曲線測試結(jié)果表明，鈰轉(zhuǎn)化膜可以大大提高復(fù)合材料的耐蝕性能，性能的好壞取決于膜的表面狀態(tài)。電化學(xué)交流阻抗譜結(jié)果表明，盡管不同時間預(yù)處理復(fù)合材料表面所形成的稀土轉(zhuǎn)化膜具有相似的腐蝕規(guī)律，但自修復(fù)作用僅存在于缺陷較少的稀土轉(zhuǎn)化膜中。電位時間-曲線及相應(yīng)的組織形貌揭示了稀土轉(zhuǎn)化膜成膜過程是基體溶解與轉(zhuǎn)化膜形成相互作用的動力

4、學(xué)過程。
　　水熱處理復(fù)合材料表面均勻地形成一層“絨毛狀”的偽勃姆石層。稀土轉(zhuǎn)化膜優(yōu)先在“絨毛”的尖角處形核，隨后長大。隨著成膜時間的延長，組成復(fù)合材料表面鈰轉(zhuǎn)化膜的顆粒逐漸增大，同時膜變得更加致密。極化曲線測試結(jié)果表明稀土轉(zhuǎn)化處理可以明顯提高水熱處理復(fù)合材料的耐蝕性，稀土轉(zhuǎn)化處理時間越長，耐蝕性提高越明顯。阻抗譜研究結(jié)果表明，水熱處理后復(fù)合材料表面形成疏松的偽勃姆石層，其電阻在NaCl中浸泡過程中逐漸升高，因為在基底中鋁合金腐蝕

5、所形成的腐蝕產(chǎn)物逐漸將偽勃姆石層中空隙填充，同時這種相互交錯的“絨毛狀”組織又能夠束縛住底層產(chǎn)生的腐蝕產(chǎn)物，阻止其向溶液中擴散。
　　晶須的存在促進了復(fù)合材料表面稀土轉(zhuǎn)化膜的形成。相對于鋁合金而言，鈰轉(zhuǎn)化膜更易于在復(fù)合材料表面形成。電化學(xué)噪聲研究結(jié)果表明，成膜溶液中CeCl3濃度的改變對復(fù)合材料成膜過程中電化學(xué)噪聲電阻的影響并不明顯；而H2O2濃度對復(fù)合材料成膜過程中電化學(xué)噪聲電阻的影響極為明顯。成膜時間對電化學(xué)噪聲電阻亦有影響，