SECM基本原理及其在金属腐蚀中的应用

扫描电化学显微镜(SECM)是一种具有较高空间分辨率的化学显微镜,在成像和动力学研究已经广泛应用.本文简要介绍SECM基本原理,综述2009年以来SECM在腐蚀方面的应用,包括扫描成像和异相电子转移化学活性的研究,并简要介绍了作者课题组在SECM方面的研究工作,展望SECM在腐蚀研究的应用.

水在金属镁表面吸附的第一原理研究

采用第一性原理赝势平面波方法,通过Materials Studio软件中的castep模块,研究了水分子在Mg(0001)表面吸附行为,揭示了镁合金钝化机理。研究了水分子在Mg(0001)表面顶位T1、桥位B2、穴位H3、穴位F4吸附情况,重点研究水分子置于T1位置的3种情况,即:水分子平行镁表面T1p,水分子垂直表面T1v,水分子所在平面与镁表面有一定倾斜T1i。计算给出了吸附能、电荷密度、差分密度、水的键长键角,分析了结构的稳定性和原子间的成键情况。结果表明:水分子在Mg(0001)表面吸附时候,氧原子与表面成键,且在顶位吸附且吸附构型是倾斜时最稳定。吸附能为-0.429 3 eV(=-41.21 kJ/mol),并且吸附能大于40 kJ/mol,吸附为化学吸附。吸附过程中表面镁原子的电子向水分子转移,使镁表面电位向正方向移动,会使镁产生钝化。吸附使水分子键长增长,键角增大,即水中各原子间作用减弱,可与Mg形成水合分子或MgO、或Mg(OH)2,从而发生钝化。

镁合金的腐蚀与防护研究进展

镁合金以质轻、结构性能优异、以及易于回收等众多优点成为装备制造业轻量化发展的首选材料;而且,无论在储量、特性、应用范围、循环利用、以及节能环保等方面和钢铁相比,均具有非常明显的优势。首先介绍了镁合金在近代工业发展中的作用以及现实应用存在的主要问题,然后对镁合金的腐蚀机理、各种因素对镁合金腐蚀性能的影响以及新型稀土镁合金的电化学腐蚀行为进行了综述。最后简要介绍了几种比较有发展前景的镁合金表面防护技术,并概述了镁合金腐蚀与防护研究未来的发展方向。

埋地管线钢缝隙腐蚀的机理与防护研究进展

通过对埋地管线钢缝隙腐蚀的机理及防护进行综述,总结了阴极保护下缝内的电位电流分布规律,缝口保护电位、缝口尺寸、溶液导电率与缝内极化电位电流的关系及环境因素对缝隙腐蚀的影响。表明了埋地管线钢的缝隙腐蚀规律研究方面的重大意义。

金属元素替代对氨基锂稳定性影响的电子理论研究

在全电子水平上,基于广义梯度近似(GGA)密度泛函和全势能线性缀加平面波方法(FLAPW),研究了金属元素替代对氨基锂稳定性的影响.计算给出了结合能、电子态密度、电荷布居,分析了结构的稳定性和原子间的成键情况.结果表明:金属Mg,Ca,Na,Al替代LiNH2中部分Li时,可以使系统稳定性降低,N-H键间的作用减弱.

模拟工业大气环境中碳钢和耐候钢的腐蚀行为研究

用Na HSO3溶液进行模拟工业大气环境的加速腐蚀试验,研究Q235钢和耐候钢在加速腐蚀试验中的腐蚀情况,通过腐蚀质量损失法对试样的腐蚀速率进行分析,得到Q235钢的腐蚀速率高于耐候钢。采用X-射线衍射对腐蚀产物的成分进行分析,Q235钢和耐候钢的主要腐蚀产物均为Fe2O3、Fe SO4、α-Fe OOH和γ-Fe OOH。电化学测试对腐蚀过程进行分析,耐候钢的耐蚀性更好。表明Q235钢和耐候钢的锈层都有明显的保护作用,耐候钢的耐腐蚀性优于Q235钢。

纳米/微米复合二氧化钛改性聚氨酯涂层的耐腐蚀性能研究

以微米/纳米二氧化钛(TiO2)为复合填料制备了聚氨酯防腐涂层,采用电化学阻抗谱(EIS)评估含不同用量纳米TiO2涂层在0.5mol/L氯化钠溶液中的耐腐蚀性,结果表明,纳米二氧化钛能有效提高涂层的抗腐蚀能力,其适宜用量为1.0%～1.5%。热分析(包括DSC和TG)结果表明,在有大尺度填料存在的条件下,添加纳米二氧化钛对涂层的热稳定性影响不大。

深海静水压力环境下低合金高强度钢腐蚀行为研究

通过自行设计的深海环境模拟装置,采用静态挂片失重、动电位极化曲线及电化学阻抗谱(EIS)等方法系统研究了深海静水压力环境下低合金高强度钢(HSLA钢)在3.5%NaCl溶液中的腐蚀行为,并与常压下的结果对比,探讨了静水压力下HSLA钢在深海环境中的腐蚀行为.结果显示,静水压力并没有改变HSLA钢在3.5%NaCl溶液中的腐蚀历程,不甚影响其阴极过程,而主要提高了其阳极腐蚀速率,这可能与高静水压下Cl-活性的增加有关.

金属及合金中的原子间相互作用势

对金属中原子间相互作用势的研究及发展概况做了综合评述.介绍了在各种金属及合金中各种势函数的应用范围以及存在的问题,总结了近年来金属合金中原子间相互作用势的应用情况,在此基础上讨论了金属中原子间相互作用势的发展方向.

地下管道腐蚀与防护数据库及预测系统

在油气储运公司现有的地面数据库的基础上,应用现有地面数据中的设备运行信息、环境基础信息、地面设备设施的空间信息、监测/检测信息,管道(管体及防腐层)等相关数据,建立了地下管道腐蚀与防护数据库,在对检测数据进行分析处理、综合归纳的基础上,建立了相应的评估及管理数学模型,开发出腐蚀与防护信息系统的分析评价与预测系统。根据管线运行年限、防腐层绝缘电阻值、防腐层类别、管体状况、保护状况等检测数据及历史数据,运用趋势预测数学模型对管线防腐层老化趋势进行预测。根据管线、防腐层、自然环境等一系列情况和科学的评价方法,划分出腐蚀严重、一般、无(轻)腐蚀状况的管线沿线的带状图和区域分布图。通过Word报告对整条管线进行评价,为管线的日常管理及维修改造提供科学依据。

模拟硫酸型酸雨作用下Q235低碳钢在酸性土壤中腐蚀行为的电化学研究

为研究硫酸型酸雨对Q235碳钢在酸性土壤中腐蚀规律的影响,采用极化曲线、电化学交流阻抗测试、扫描电镜和腐蚀失重等方法,检测了不同pH值的模拟硫酸型酸雨作用下Q235碳钢在酸性土壤中的腐蚀电化学行为、腐蚀形貌和腐蚀产物。结果表明,酸性土壤在不同pH值的模拟酸雨淋溶下都出现不同程度的酸化,Q235碳钢在土壤酸化过程中其腐蚀速率呈加快的趋势,且后期的腐蚀速率大于前期。模拟酸雨加重了Q235碳钢在酸性土壤中的腐蚀程度,并且腐蚀速率随模拟酸雨pH值的降低而升高,与失重法测量结果一致。

杀虫剂对Q235钢微生物腐蚀影响的研究

利用微生物分析、交流阻抗测试技术,扫描电镜等方法,研究了在不同吡虫啉浓度下的同一类型土壤中硫酸盐还原菌(SRB)对Q235钢腐蚀的影响。结果表明:随着吡虫啉浓度的增加,SRB的数量逐渐减少,说明吡虫啉的加入对SRB的生长有抑制作用,可降低对Q235钢的腐蚀速率.

镁合金激光表面改性研究进展

综述了激光表面改性 (激光表面重熔、激光表面合金化、激光表面熔敷、激光多层熔敷 )的研究与应用。

ZM5镁合金表面高能微弧沉积ZL301铝合金的研究

使用高能微弧火花沉积机在ZM 5镁合金表面上沉积ZL30 1合金。对沉积层进行了金相观察、线扫描分析、显微硬度测试、电化学测试和腐蚀形貌的观察。结果表明 ,沉积层和基材为冶金结合。XRD物相分析表明 ,镁合金基材主要由α Mg和 β Mg17Al12 组成 ,而沉积层由α Mg ,Al2 Mg和β Mg17Al12 组成 ,沉积层显微硬度最高可达 2 2 0HV。极化曲线测试出现 3个腐蚀电位 ,即活化区、钝化区和活化 钝化过渡区。结果说明高能微弧火花沉积显著提高了ZM 5镁合金的耐腐蚀性。

EB-PVD热障涂层的弹性模量和断裂韧性研究

用压痕法测量EB-PVD热障涂层的弹性模量及断裂韧性。发现热障涂层的Vickers显微硬度和弹性模量随施压载荷增大而减小,当载荷为2.94N时,显微硬度和弹性模量接近稳态值,分别为6.3GPa和172GPa;断裂韧性平均值约为1.81MPa·m1/2。压痕法测得陶瓷层断裂韧性数据波动较大,其主要原因是陶瓷层显微结构不均匀,使压痕裂纹在涂层不同局部区域所遇到的扩展阻力不同。

碳钢在固/液两相流条件下流动腐蚀的数值模拟

在单相流数值计算的基础上 ,引入固相颗粒运动理论 ,对双相流中的碳钢磨损腐蚀进行了数值模拟 .结果表明 :在 0～ 18m·s-1流速范围内 ,固体颗粒与材料壁面的碰撞角度、碰撞频度和碰撞速度等颗粒相力学参数对表面切应力、传质系数影响强烈 ,导致碳钢磨损腐蚀加剧 ,但对碳钢的切削磨耗作用不大 .腐蚀速度的模拟计算值与实测值基本一致 ,验证了碳钢在两相流加剧腐蚀的协同效应中腐蚀电化学作用仍占主导地位 .随着流速进一步增大 ,磨耗量虽小 ,但会有所增加 .

化学镀Ni-P-Al_2O_3复合镀层的研究

研究了在Q 235钢表面制备Ni-P-Al2O3复合镀层的工艺条件,并表征了Ni-P-Al2O3复合镀层的组成、形貌、硬度及耐蚀性等性能。通过实验,确定最佳的工艺条件为:温度85℃,pH值4.6,Al2O330g/L。SEM和EDS研究表明:Al2O3微粒在镀液中会被活化,在进入复合镀层的过程中,其表面沉积有均匀的镍层。镀层性能测试结果表明:复合镀层的硬度和耐蚀性均明显优于Ni-P镀层的。

全钒氧化还原液流电池中电极材料的研究评述

全钒氧化还原液流电池是一种新型的蓄电池 ,较之传统蓄电池有许多的优点 ,本文介绍了钒电池中的两类电极材料 (金属类和复合类 )

Mg-Zn-Y-Zr合金热裂敏感性的研究

由于镁合金凝固温度区间很长,所以容易产生热裂。作为新型的高强度变形镁合金,Mg-Zn-Y(ZW系)合金在半连续铸造过程中极易发生热裂。采用"CRC"(Constrained Rod Casting)铸造热裂试验及冷却曲线热分析方法研究了ZW系中ZW22、ZW42、ZW44、ZW26、ZW62合金的凝固路径,凝固最后阶段剩余液相分数以及锆细化等因素和其热裂倾向的关系。热裂纹位置因子、宽度因子等热裂敏感性因子的表征结果表明,合金的热裂倾向从大到小顺序为:无Zr的ZW62>ZW62>ZW22,ZW42和ZW44>ZW26合金。无Zr的ZW62合金比其他合金具有更大热裂倾向与几方面因素有关:具有最长的凝固温度区间;从枝晶干涉点到凝固终了温度间形成W相,阻碍枝晶间剩余液体的流动性,不利于枝晶间补缩;最后凝固阶段剩余液相最少,且该阶段固相分数随温度降低增长缓慢;粗大组织和发达的枝晶。

模拟海洋工业大气环境中Q235钢及耐候钢的腐蚀行为

海洋工业大气环境是我国一种典型大气环境,目前缺乏Q235钢和耐候钢在其中腐蚀情况的对比研究。通过模拟加速腐蚀试验,利用腐蚀失重分析、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和电化学测试,对比研究Q235钢和耐候钢在模拟海洋工业大气中的腐蚀失重、组织结构和电化学行为。结果表明:Q235钢表面的锈层没有明显的保护作用,耐候钢的耐蚀性优于Q235钢,适用于海洋工业大气环境。