Влияние размера зерна титановых сплавов ВТ6 и ВТ6 ELI на их коррозионное поведение и высокоскоростное анодное растворение

• Автор: Черняева, Елена Юрьевна
• Шифр специальности: 05.17.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 160 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Глава I

Состояние вопроса и задачи исследования

1.1. Закономерности коррозионного поведения пластически деформированных металлов и сплавов

1.2. Закономерности коррозионного поведения металлов и сплавов после полирования

1.3. Закономерности высокоскоростного анодного растворения титана

и его сплавов

1.4. Закономерности высокоскоростного анодного растворения деформированных металлов и сплавов

1.5. Экологические проблемы электрохимической обработки

Глава II
Методы и объекты исследования
2.1. Исследованные металлы и подготовка образцов для испытаний
2.2. Электролиты для исследования электрохимических и коррозионных свойств, измерение электропроводности
2.3. Методика изучения коррозионной стойкости
2.3.1. Методика измерения потенциалов без тока
2.3.2. Методика снятия коррозионных кривых
2.3.3. Методика проведения испытаний в коррозионной камере
2.3.4. Методика полирования
2.4. Методика изучения кинетики электродных процессов
2.4.1. Потенциодинамические поляризационные исследования
2.4.2. Определение энергии активации
2.4.3. Гальваностатические поляризационные исследования
2.5. Методика изучения закономерностей высокоскоростного анодного растворения сплавов применительно к ЭХО
2.5.1. Установка для проведения эксперимента в условиях,
имитирующих реальный процесс ЭХО
2.5.2. Методики определения скорости съема сплава, выхода по току, коэффициентов локализации, качества поверхности
и микроструктуры сплавов
2.6. Исследования прорабатываемое отработанных электролитов
2.6.1. Исследования прорабатываемое отработанных
электролитов
2.7. Статистическая обработка данных
Глава III
Влияние размера зерна титановых сплавов на коррозионное поведение и повышение их коррозионной стойкости
3.1. Исследование влияния размера зерна на коррозионное поведение титановых сплавов
3.2. Повышение коррозионной стойкости титановых сплавов с УМЗ структурой в агрессивных средах
Выводы к главе III
Глава IV
Влияние размера зерна титановых сплавов на высокоскоростное анодное растворение
4.1. Потенциодинамические поляризационные исследования титановых сплавов с УМЗ структурой в сравнении с КЗ структурой
4.2. Исследование кинетики высокоскоростного анодного растворения
титановых сплавов с УМЗ структурой в сравнении с КЗ
структурой
4.2.1. Влияние температуры на анодное растворение титановых сплавов с УМЗ структурой в сравнении с КЗ структурой
4.2.2. Определение лимитирующей стадии процесса температурнокинетическим методом
4.3. Гальваностатические поляризационные исследования титановых
сплавов с УМЗ структурой в сравнении с КЗ структурой
4.3.1. Исследование влияния размера зерна на общий и парциальный выходы по току
4.4. Исследование высокоскоростного анодного растворения
титановых сплавов с УМЗ структурой в условиях, имитирующих процесс электрохимической обработки в сравнении с КЗ
структурой
4.4.1. Влияние размера зерна на основные показатели электрохимической обработки
4.4.2. Влияние размера зерна на основные показатели электрохимической обработки с органическими добавками
4.5. Исследование состава поверхностных пленок и установление
механизма анодного растворения титановых сплавов
Выводы к главе IV
Глава V
Исследования экологических проблем ЭХО титановых сплавов
5.1. Исследование прорабатываемости различных электролитов при
ЭХО титановых сплавов
5.1.1 Изучение основных свойств электролитов ,
5.1.2 Изучение изменения состава электролита
5.2. Разработка и внедрение технологий утилизации шламов,
образующихся после ЭХО деталей из титановых шламов
5.2.1 Исследование состава и определение класса опасности шламов после ЭХО титановых сплавов
5.2.2 Разработка методов утилизации шламов после ЭХО титановых сплавов с целью их использования в строительстве промышленных объектов
5.2.3 Исследование токсичности строительного раствора с добавлением шлама после ЭХО титановых сплавов
5.2.4 Производственные испытания использования шламов после ЭХО титановых сплавов в качестве пластифицирующей добавки в строительные материалы
Выводы к главе V
Основные результаты и выводы
Список используемой литературы


Авторы работ показали, что электрохимические характеристики позволяют определить как скорости, так и механизмы протекания большинства процессов взаимодействия металлов с окружающей средой. В ряде работ было показано, что деформация сдвигает электродный потенциал металла в сторону отрицательных значений и в связи с этим приводит к повышению скорости коррозии . Существует связь между скоростью коррозии металла и величиной разблагораживания его потенциала, т. В работе показано, что механические воздействия могут привести к сдвигу электродного потенциала металла в область положительных значений. Разблагораживание стационарного потенциала в результате деформации металла, объясненные в работе зависимостью этого явления как от изменения скорости анодных, так и от характера катодных процессов. Было показано, что чем более эффективны катоды на поверхности металла, тем меньше изменится электродный потенциал и тем больше возрастет ток коррозии в результате деформации. Эффективность катодных участков может повышаться вследствие пластической деформации за счет повышения шероховатости поверхности металла и увеличения ее площади. Активация металла происходит в местах выхода плоскостей скольжения на поверхность, то есть локально. Поэтому неактивная поверхность, имеющая значительно большую площадь, представляет собой весьма эффективный катод, что приводит к значительному усилению коррозии деформированного металла даже при относительно малых сдвигах его электродного потенциала. В тех случаях, когда облегчение протекания катодной реакции на электроде превышает скорость анодной реакции, возможен сдвиг электродного потенциала деформированного металла в область положительных значений. Пластическая деформация облегчает как анодную, так и катодную реакции. Ускорение анодной реакции выражается в параллельном сдвиге анодной поляризационной кривой на величину разблагораживания равновесного электродного потенциала металла. На основании анализа литературных данных и собственных исследований автор работы пришел к выводу о том, что влияние деформации электрода на скорость катодной реакции проявляется на стадии рекомбинации водородных атомов. Пластические деформации, увеличивая неоднородность поверхности металла, приводят к неравномерной адсорбции атомов водорода, локализуя их на активных центрах адсорбции. Важное значение для выяснения вопросов влияния пластической деформации металла на процессы его взаимодействия с окружающей средой имеют такие электрохимические характеристики двойного электрического слоя, как дифференциальная емкость, омическое сопротивление двойного слоя и заряд поверхности металла. Электрохимические исследования поведения наноструктурного и крупнокристаллического титана показали, что наноструктурный титан с естественно сформированной пассивной пленкой обладает достаточно высокой коррозионной стойкостью в 1ном растворе НС1. Рекристаллизационный отжиг наноструктурного титана, существенно меняя размер зерна, лишь незначительно изменяет параметры электрохимического процесса. Деформация до 2,5 слабо влияет на коррозионную стойкость, несколько снижая ее у наноструктурного титана и повышая у крупнокристаллического титана . Состояние металла оказывает существенное влияние на его электрохимические свойства. Измерение электрохимических характеристик металла позволяет определить как механизмы, так и скорости процессов взаимодействия его с окружающей средой. Процесс растворения металла в большинстве случаев является более сложным, чем простой электрохимический переход катионов металла из кристаллической решетки в электролит. Для растворения требуется не только сольватация катионов, но также и предварительная химическая адсорбция анионов ОЬГ , СП, ЗО, Вг, Р3 и т. Наряду с адсорбцией анионов на поверхности металла происходит и адсорбция кислорода воды. В связи с этим вслед за адсорбцией на электроде происходят как процессы перехода комплексов металла в раствор, так и процессы образования пассивирующего слоя в местах адсорбции кислорода. Существуют две основные точки зрения на природу пассивации металла.