Взаимосвязь коррозионно-электрохимического поведения сплавов Fe-Cr и энергетического состояния их поверхности

• Автор: Трофимова, Елена Викторовна
• Шифр специальности: 05.17.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 142 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1. Активное растворение железа

1.1.1. Начальные стадии активного растворения железа в кислых судьфатных средах.

1.2. Пассивация.

1.2.1. Общая характеристика пассивности.

1.2.2. Пассивация железа

1.3. Питтинговая коррозия.

1.3.1. Общие закономерности процесса питтинговой коррозии.

1.4. Коррозионноэлектрохимическое поведение хрома

1.5. Коррозионноэлектрохимическое поведение железохромовых сплавов.
1.5.1. Активное растворение железохромовых сплавов
1.5.2. Пассивируемость сплавов БеСг
1.5.3. Критические составы сплавов и их научное обоснование.
1.6. Сканирующая туннельная микроскопия СТМ и сканирующая туннельная спектроскопия СТС
1.6.1. История СТМ
1.6.2. Возможности метода СТМ.
1.6.3. Исследования железохромовых сплавов методами СТМ и СТС.
2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА
2.1. Исследованные материалы и их обработка.
2.2. Растворы и реактивы
2.3. Электрохимические ячейки.
2.4. Потенциодинамичекие и потенциостатические измерения
2.5. Измерения методом скачка потенциала
2.6. Исследование склонности сплавов к питтинговой коррозии
2.7. Измерения методами сканирующей туннельной микроскопии СТМ и сканирующей туннельной спектроскопией СТС.
2.7.1. Описание установки для проведения СТМисследований
2.7.2. Получение СТМигл
2.7.3. Изолирование игл.
2.7.4. СТМ и СТС исследования на воздухе и в растворе электролита.
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
3.1. Влияние содержания хрома в сплавах БеСг на величину потенциала коррозии Екор.
3.2. Влияние содержания хрома в сплавах БеСг на Епас.
3.3. Влияние содержания хрома в сплавах БеСг на пас.
3.4. Начальные стадии пассивации сплавов БеСг
3.5. Питтингостойкость сплавов БеСг.
3.6. Влияние структурных изменений сплавов БеСг на их коррозионноэлектрохимические характеристики.
3.7. Морфология поверхности железохромовых сплавов, выявляемая
с помощью СТМ и СТС.
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА


Коррозионноэлектрохимическое поведение железохромовых сплавов при различных условиях привлекало внимание отечественных и зарубежных исследователей на протяжении многих десятилетий и не ослабевает до сих пор 1 и др Однофазность сплавов при всех возможных сочетаниях концентрации компонентов обеспечена однотипностью и близостью параметров кристаллических решеток Ре и Сг ОЦК. Хотя сплавы РеСг достаточно дорогостоящие, они находят широкое применение в качестве конструкционных материалов для работы в средах повышенной агрессивности , , а также в качестве биметаллов, где используются как плакирующие слои. Особое внимание исследователей продолжает привлекать вопрос объяснения критических составов сплавов , и Сг , при достижении которых происходит резкое улучшение их коррозионноэлектрохимических характеристик. Однако существуют данные, свидетельствующие о том, что заметное улучшение характеристик питтингостойкости сплавов может происходить и при более низком, чем , содержании Сг . Сг авторы , связывали с полной аморфизацией пассивирующей пленки. Однако попытки объяснения существования всех обнаруженных критических составов до сих пор не существовало, а предполагаемые гипотезы за исключением 6, 7, не вскрывали физической сущности явлений, происходящих при достижении критических концентраций Сг в сплавах РеСг. В настоящей работе уточнены критические составы сплавов РеСг, сделана попытка с единых позиций объяснить существование всех обнаруженных критических составов, и дан подход к прогнозированию критических составов двойных сплавов других систем. Особое внимание в работе уделено определению взаимосвязи коррозионноэлектрохимических свойств сплавов РеСг и особенностей энергетического состояния их поверхности. С этой целью методами сканирующей туннельной микроскопии СТМ и сканирующей туннельной спектроскопии СТС изучены энергетические свойства поверхности сплавов при атомном разрешении. Цель работы. Научная новизна. С использованием широкого комплекса электрохимических и физических методов исследований подтверждено существование критических составов сплавов системы РеСг 6,5 и . С использованием методов сканирующей туннельной микроскопии СТМ и сканирующей туннельной спектроскопии СТС выявлен четкий экстремум свойств поверхности сплавов с содержанием 6,5 и ,2Сг. Установлена взаимосвязь электрохимического поведения сплавов РеСг с локальными на атомном уровне и усредненными электрофизическими свойствами их поверхности выявленными методами СТМ. Экспериментально обнаружено, что свойства атомов Ре и Сг на поверхности сплавов не проявляются индивидуально, а лишь во взаимосвязи их совокупных электрофизических характеристик. Методом скачка потенциала изучены начальные стадии пассивации сплавов РеСг. Епас , соответствующего началу пассивации сплава с неизмененным составом поверхности. Выявлен механизм пассивации сплавов РеСг и определена природа пассивирующей частицы. Экспериментально подтверждено, что для сплавов с содержании хрома , при рН1,2 накопление частицпассиваторов оксида хрома при происходит благодаря избирательному растворению атомов железа, при большем содержании хрома и в менее кислых растворах состав поверхности сплава во времени практически не меняется и в пассивационном процессе участвуют только поверхностные атомы хрома. Сделано заключение, что при рН1,2 пассиваторами сплавов РеСг являются кислородсодержащие соединения двухвалентного хрома, а при более высоких трехвалентного. Апробация работы. По материалам диссертации сделано 5 докладов. Ежегодной научной конференции НИФХИ им. Л.Я. Всероссийской конференции Фагран Воронеж, . Публикации. Защита металлов. Объем и структура диссертации. Диссертация содержит 2 страницы машинописного текста, рисунков, 4 таблицы, состоит из введения, литературного обзора, методики, экспериментальных результатов и выводов. Список литературы содержит 6 наименований. Фундаментальные наносвойства поверхности сплавов, полученные расчетными методами при анализе данных туннельной микро и спектроскопии локальные и усредненные значения туннельной проводимости , туннельного тока обмена и коэффициенты а и Д отражающие кинетические особенности туннельного переноса электрона.