表面機械研磨處理Cu-10Ni合金腐蝕性能研究.pdf

1、本文采用表面機械研磨處理(Surface Mechanical Attrition Treatment，SMAT)技術(shù)實現(xiàn)了Cu-10Ni的表面納米化，并制備了不同表面晶粒尺寸的Cu-10Ni合金。借助X射線衍射儀、光學(xué)顯微鏡及顯微硬度儀對納米化合金的組織和性能進行了表征。采用電化學(xué)極化曲線、電化學(xué)阻抗譜法，結(jié)合X射線衍射儀(XRD)、場發(fā)射掃描電鏡(SEM)、能量色散譜(EDS)等研究了表面納米化Cu-10Ni合金在酸性硫酸鈉溶液(0

2、.05mol/L Na2SO4+0.05mol/L H2SO4)、酸性含氯溶液(0.05mol/L Na2SO4+0.05mol/LH2SO4+0.5mol/L NaCl)和不同酸性溶液中的電化學(xué)腐蝕行為；還研究了退火對表面納米化Cu-10Ni合金腐蝕性能的影響；簡單比較了表面納米化合金在含氯和不含氯介質(zhì)中的腐蝕性能差異。研究結(jié)果表明：
　　 (1)Cu-10Ni合金通過表面機械研磨處理技術(shù)實現(xiàn)了表面納米化。表面納米化后合金的橫

3、截面晶粒尺寸隨著距處理表面深度的增加而增大。當(dāng)表面機械研磨處理時間達到90min時，表層晶粒尺寸達到了極小值，約為31.03nm。處理120min樣品的橫截面表層附近的顯微硬度達到了約228MPa，比基體組織提高了52％。
　　 (2)原始Cu-10Ni合金和表面納米化合金在0.05mol/LNa2SO4+0.05mol/L H2SO4腐蝕介質(zhì)中的極化曲線均有鈍化現(xiàn)象產(chǎn)生；但表面納米化處理之后的合金的耐蝕性下降了，腐蝕速率加快了

4、；且合金的腐蝕性能隨著表面納米化時間的延長逐漸降低。XRD檢測表明，表面納米化Cu-10Ni合金腐蝕表面有Cu2O的存在，而原始腐蝕試樣表面則沒有；且表面納米化合金腐蝕后試樣表面晶粒尺寸發(fā)生了長大現(xiàn)象。EDS檢測表明，表面納米化試樣腐蝕表面成分中除含有Cu、O外，還含有少量S。
　　 (3)表面機械研磨處理60min試樣在不同酸性溶液中，腐蝕速率隨著H+含量的增加而加快，即H+的增加促使了腐蝕反應(yīng)的進行。
　　 (4)在

5、0.05mol/L Na2SO4+0.05mol/L H2SO4腐蝕介質(zhì)中，SMAT60試樣在200℃下退火6h后的腐蝕性能較未退火試樣有所提高；但與原始粗晶試樣相比，其腐蝕性能還是下降了。這說明，表面納米化后試樣的腐蝕性能的降低受晶粒細化和試樣制備過程中所產(chǎn)生的微觀應(yīng)力的影響，但晶粒細化可能是導(dǎo)致腐蝕速率加快的主要原因。
　　 (5)在0.05mol/L Na2SO4+0.05mol/L H2SO4+0.5mol/L NaCl

6、混合溶液中，與原始試樣相比表面機械研磨處理后試樣的腐蝕性能大大降低，其腐蝕產(chǎn)物為CuCl和Cu2O，且表面機械研磨處理試樣上腐蝕產(chǎn)物明顯多于原始試樣。比較SMAT60合金分別在酸性含氯和不含氯溶液中的腐蝕性能，發(fā)現(xiàn)含氯介質(zhì)中試樣的腐蝕性能很差，這說明Cl-對合金的表面破壞性大。
　　 (6)原始試樣的交流阻抗譜由單容抗弧組成，腐蝕過程受電化學(xué)控制；SMAT60試樣交流阻抗譜由雙容抗弧組成，有兩個時間常數(shù)。SMAT60退火試樣交流