Разработка методов расчета электрохимического растворения и коррозии сплавов в активном состоянии

• Автор: Кутырев, Алексей Евгеньевич
• Шифр специальности: 05.17.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 146 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Формирование поверхностного слоя корродирующего сплава

1.2. Селективное растворение сплавов

1.2.1. Теоретические аспекты селективного растворения сплавов.

1.2.2. Электрохимическое исследование селективного растворения.

1.2.3. Зависимость кинетики селективного растворения от различных факторов

1.2.3.1. Зависимость кинетики селективного растворения от электродного потенциала.

1.2.3.2. Зависимость кинетики селективного растворения от состава среды.

1.2.3.3. Зависимость кинетики селективного растворения от состава сплава

1.2.3.4. Зависимость кинетики селективного растворения от природы легирующего элемента
1.2.4. О природе вакансий в поверхностном слое в ходе селективного растворения
1.3. Вакансионная термодинамическая модель поверхностного слоя металла
1.4. Коррозионная стойкость меди и медноалюминиевых сплавов
1.5. Склонность алюминиевых бронз к селективной коррозии
2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Объекты исследования сплавы системы СиА
2.2. Металлографический анализ
2.3. Выбор электролита для проведения электрохимических исследований.
2.4. Электрохимические методы исследования
2.4.1. Установка для проведения электрохимических исследований
2.4.2. Измерение потенциала коррозии.
2.4.3. Потенциодинамический метод
2.4.4. Потенциостатический метод хроноамперометрия
2.4.5. Гальваностатический метод хронопотенциометрия
2.4.6. Метод вольтамперометрии с быстрой разверткой потенциала.
2.5. Физические методы исследования
2.5.1. Метод вторичной ионной массспектроскопин ВИМС.
3. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ОБОГАЩЕНИЯ И СЕЛЕКТИВНОГО РАСТВОРЕНИЯ СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ ЗОЛОТА И МЕДИ
3.1. Термодинамический расчет обогащения поверхности Си, Аи и Аи сплавов
3.2. Разработка методики расчета поверхностного обогащения поверхности твердых сплавов неидеальных растворов.
3.3. Расчет поверхностной энергии Гиббса для чистых металлов
3.4. Результаты расчета поверхностного обогащения сплавов систем СиАи и ЛЛ и их сравнение с экспериментальными данными.
3.5. Результаты расчета поверхностного обогащения медных сплавов СиА1, Си7п, Си1п и Си8п.
3.6. Условия реализации обогащения поверхности одним из компонентов сплава
4. АНАЛИЗ И ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ КРИТИЧЕСКОГО
ПОТЕНЦИАЛА ПРИ СЕЛЕКТИВНОМ РАСТВОРЕНИИ СПЛАВОВ СИСТЕМ СиАи И АбАи.
4.1. Анализ механизмов возникновения критического потенциала в системах сплавов СиАи и АдАи.
4.2. Вывод формулы зависимости концентрации вакансий в поверхностном слое сплава от электродного потенциала
4.3. Расчет зависимости коэффициента диффузии при селективном растворении от анодного потенциала
4.4. Расчет критической концентрации вакансий в сплавах систем СиАи и Ац Ли на основе использования опытных данных.
4.5. Анализ результатов расчета критической концентрации вакансий.
4.6. Прогнозирование зависимости критического потенциала от содержания Ли в сплавах
4.7. Заключение
5. ИЗУЧЕНИЕ СЕЛЕКТИВНОГО РАСТВОРЕНИЯ СПЛАВОВ В СИСТЕМЕ СиА1 ТВЕРДЫЕ РАСТВОРЫ
5.1. Измерение потенциалов коррозии
5.2. Потен циоди нам и чес кое исследование анодного растворения 1 медноалюминиевых сплавов
5.3. Измерение коэффициента диффузии из вольтам перометрических кривых
5.4. Хронопотсициометрия медноалюминиевых сплавов
5.5. Хроноампсрометрия медноалюминиевых сплавов
5.5.1. Хроноамперометрическое исследование селективного растворения 5 сплава совместно с ВИМСом
5.6. Анализ концентрации вакансий, образующихся при селективном 7 растворении сплава СиА1 методом хронопотенциометрии
5.6.1. Зависимость коэффициента диффузии при селективном растворении 7 сплава СиА1 от потенциала.
5.6.2. Зависимость коэффициента диффузии при селективном растворении 1 сплава СиА1 от его состава
5.6.3. Теоретический расчет максимальной величины коэффициента 1 диффузии в ПС и сравнение его с экспериментальными данными
5.7. Выводы по гл. 5
6. РАСЧЕТ РАВНОВЕСНОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ ВАКАНСИЙ В 5 ПОВЕРХНОСТНОМ СЛОЕ ОЦКМЕТАЛЛОВ.
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Положение границы коррозионностойкости значение п зависит не только от системы твердых растворов, но и от реагента, т. Правило Таммана было подтверждено многими исследователями , на большом примере, в том числе и на имеющих большое практическое значение технических пассивирующихся сплавах, таких как РеСг, РеБь Для некоторых систем твердых растворов в одном реагенте наблюдается несколько границ коррозионностойкости. Тамманом было дано объяснение существование концентрационных границ коррозионной стойкости для систем СиАи и . При концентрациях Си или и , которые приметно соответствуют концентрационным границам в этих системах, происходит фазовый переход второго рода упорядочивание. В результате этого на поверхности возникает слой чистого золота, препятствующий коррозии. Однако, в дальнейшем, концентрационные границы коррозионной стойкости были обнаружены и в системах, в которых упорядочивание отсутствует. Томашовым Н. Д. 1 была принята идея Таммана о блокирующем действии атомов золота. Однако образование слоя золота на поверхности, препятствующего протеканию коррозии, происходило в результате СР медной составляющей. В качестве подтверждения этого механизма была выдвинута гипотеза о низкой диффузионной подвижности атомов в ПС при низких температурах. Однако, как было замечено далее 3, такой подход может реализоваться лишь в бездефектном кристалле с отсутствием точечных дефектов. В реальных условиях диффузионная подвижность атомов в ПС достаточно высокая даже при низких температурах. Величина коэффициента диффузии при СР сплава СиАи была определена Пикерингом и Вагнером 1 и составила величину порядка . Она превышала величину коэффициента диффузии, определяемого экстраполяцией высокотемпературных данных на порядков. Ими был также установлен механизм диффузии вакансионный. Для сплавов системы РеСг ОЦКструктура объяснение существования подобных границ в некоторых современных учебниках дается на основании того, что при увеличении концентрации хрома, соответствующего п8, количество атомов хрома в ОЦКрешетке увеличивается на 1. Более того, объяснение правила Таммана с кристаллографических позиций, так же как и название правило п8 опровергается с наличием в некоторых системах концентрационных границ коррозиониостойкости не соответствующих параметру п8. В последнее время Щербаковым выдвинута модель растворения бинарных сплавов, в которых дается обоснование правила Таммана. Исходные положения в этой модели константа скорости растворения сплава должна определяться не только энергией ионизации, но и энергией атомов в кристаллической решетке может быть принята безоговорочно. Однако в этой перспективной модели не хватает зависимости скорости СР ог кристаллографической ориентации поверхности сплава и не учитывается роль вакансий в ускорении процесса СР. Автор приходит к выводу, что следует говорить о законе пг координационное число атома в объеме в кубической решетке. Таммана опытных данных но сплавам СиАи и , имеющих ГЦКструктуру. По мнению авторов , появление таких границ в системе сплавов СиАи обусловлено кинетикой парциальных коррозионных процессов в растворе электролитов, т. При этом отсутствует объяснение зависимости вида анодных поляризационных кривых АПК системы сплавов СиАи от состава легирующего компонента. АПК для сплавов СиАи и системы БеСг различных концентраций представлены на рис. Полученные кривые, представленные на рис. В являются практически парциальными поляризационными кривыми 1си селективного растворения меди. При высоких концентрациях золота в сплаве электрод начинает вести себя как чистое золото. В этих условиях поляризационная кривая представляет собой парциальную АПК ли выделения кислорода на золоте. Как видено из рис. АПК для чистого железа и для стали X6 практически совпадают. Резкое изменение АПК и критических параметров пассивации наступает с увеличением содержания хрома в сплаве до ат. Еще один резкий скачок параметров пассивации наблюдается при увеличении содержания хрома в сплаве до ат. М 4 0. Н7. Аи 2 Аи 3 Аи 4 Ли 5 . Аи 7 Аи 8 Аи 9 Аи 0 Аи. Концентрации даны в ат.