《Al-Nd-Zr-（Fe）合金在H2S04溶液中的腐蚀行为研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《Al-Nd-Zr-（Fe）合金在H2S04溶液中的腐蚀行为研究（6页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 第 6期 陈红梅等： A 1 N d Z r ( F e ) 合金在 H S O 溶液中的腐蚀行为研究 1 4 5 9 在许多领域都得到广泛的应用 ； 纯铝机械强度不高 ， 但具有很好 的导电性和耐蚀性等 ， 因而在电子电气 工程上应用广泛， 通过合金化可以制备出具有各种性能和用途的铝合金 4 。 。合金元素锆是很多高强度 铝合金中不可缺少的， 在铝合金 中加入锆后形成 的 A l ， z r 是一个重要的强化相， 能够抑制热处理过程 中 的再结晶过程 ， 具有细化 晶粒的作用， 可显著提高合金 的力学性能 ； 铁是铝合金普遍存在的元素 ， 对 提高合金的强度有利 ； 同时铝合金在制备过程
2、中很难除去铁等杂质 ， 而少量的铁除了对合金的力学性能 产生较大的影响外， 也对合金的耐蚀性能产生影响_ 8 引； 稀土活性高， 能够细化铝合金的晶粒并产生共晶 体变质和减少有害元素的影响等 ， 因此广泛应用于铝合金 中H ” J 。关于锆及稀土元 素对铝合金 的影 响， 最近有一些研究报道 ， 如 D e n g 等 研究了锆和钪等微量合金元素对 A l z n M g 合金的腐蚀行为。 F a n g等 】 研究 了铕和锆对 A 1 z n Mg c u的局部腐蚀 的影 响 ， 范 常有 等 对 A l 8 0 z r 。 0 M 。 ( M=F e ，C e 和 N d ) 合金的在 N
3、 a C 1 溶液中的腐蚀行为进行 了研究。通过控制添加铁 、 钕和锆等元 素可以提高铝 合金 的力学性能 ， 但这些元素对铝合金的耐腐蚀性能会产生什 么样 的影响缺乏相关的研究 。本文拟 通过在铝中控制添加不同含量的铁、 锆和稀土钕， 制备出不同相组成的合金， 通过电化学测试和表面 形貌分析等手段 ， 分析不 同合金相在 0 1 mo l L的 H ： s O 溶液中的耐腐蚀性能 ， 为铝合金 的设计提供 参考 。 1 实验方法 根据 A I N d Z r 三元相 图富铝端 的 4个不 同 的相 平衡 区域， 以纯铝 ( 9 9 9 9 ) 、 铁 ( 9 9 9 9 ) 、 锆 ( 9
4、9 5 ) 和钕 ( 9 9 9 ) 为原料配按相应的合金成分配 比， 加入少量的铁配制成 A 1 一 F e - N d Z r 合金 ， 在真 空电弧炉中、 A r 气保护下反复熔炼 4次 ， 以确保样品均匀 。将所得的样品真空密封于石英管内， 在管式 炉中5 0 0 c I = 均匀化退火 3 0 d并在冷水中淬火 。样品的相成份分析采用 x射线衍射仪 ( T D 3 5 0 0 ) ， C u K c x 辐射( 入=0 1 5 4 2 n m )。电化学测试样品的制备过程为 ： 将用焊锡样品与铜导线焊在一起 ， 用环氧树 脂密封将样品后只留下一个工作面 ， 对工作面依次用 8 0 0
5、 、 1 0 0 0 和 3 0 0 0 金相砂纸进行打磨 ， 再将样品 工作面使用 5 、 3 、 1 5 m金刚石研磨膏抛光。极化 曲线的测试利用美 国 G a mr y电化学工作 站 ( P C I 4 G 7 5 0 ) ， 采用三电极体系 ， 工作电极为待测样品， 参 比电极 和铺助电极分别采用甘汞 电极( S C E) 和铂电 极 ， 0 1 mo l L H S O 溶液作为测试溶液 ， 线性扫描速度为 1 0 m V s ， 扫描电压 范围为 一 1 50 V 。用 ) ( J Z 一 6型正置式金相显微镜对电化学极化后的样品进行表面形貌分析。 2 结果与讨论 2 1 合金成分
6、及相组成 合金 的 X R D图谱如图 1和 图 2所示 ， 合金的相组 成如表 1所示 。从 图 1和图 2 以及表 1 可知 ， A l 9 。 z r N d 合金由固溶体 A l 、 A l N d ， 和 A I ， z r 3个相组成 ， 主相是铝 固溶 体 ； A I 7 5 Z r 5 N d 2 o 合 金 由 A l 3 z r 、 A l 3 N d和 A l 1 l N d 3 3个相组成 ， 主相 A 1 3 N d ； A 1 7 0 Z r 2 0 N d 1 0 合金 由A l Z r 、 A l z r 和 A l ： N d 3个相组成 ， 主 相是 A l
7、 3 Z r ； A 1 7 0 Z r 1 0 N d 2 0 主要 由 A 1 3 Z r 、 A l 2 N d 和 A I ， N d 3个相组成 ， 主相是 A 1 N d 。各合 金的相 组 成 结 果 与 A 1 一 N d Z r 三元 相 图 一 致 J ， 说 明制 备 的样 品 成 分 充 分 均 匀。 表 1 A I - N d Z r - ( F e ) 合金的成分和相组成 T a b 1 T h e p h a s e s a n d c o mp o s i t i o n s o f AI - Nd - Z r - ( F e )a l l o y s 合金 相
8、组成 A1 9 0 Z r 5 Nd 5 A 1 7 5 Z r s Nd 2 0 AI 7 0 Z r 2 0 Nd 10 Al 7 0 Z r 1 0 Nd 2 0 A l 8 5 F 5 Z r 5 Nd 5 Al 7 0 F 。 l 0 Z r 1 0 Nd l 0 Al 7 0 Fe 5 Zr 5 Nd 2 0 A l 、 A I l l Nd 3 、 AI 3 Z r A 1 3 Nd 、 A 1 I 1 Nd 3 、 AI 3 Z r Al 3 Z r 、 Al 2 Z r 、 A 1 2 N d A1 2 Nd 、 A I 3 N d、 A1 3 Z r Al 、 A l 3
9、Z r 、 A1 l 1 N d 3 、 A1 l 0 F e 2 N d Al 3 Z r 、 A 1 2 Nd 、 AI l 0 F e 2 N d A1 2 Nd、 A1 3 Nd、 A 1 3 Z r 、 A1 8 F e 4 N d A l 8 5 F e 5 z r 5 N d 5 包含 A l 固溶体 、 A l 3 z r 、 A l 1 1 N d 3 和 A l 1 0 F e 2 N d 4个相 ， 主相为 A l 固溶体 ， 其中 A 1 l 0 F e 2 N d的衍 射峰很低 ， 说明该相的含量很少 ； A I ， o F e 。 Z r ， 0 N d 。 由 A
10、 l 3 Z r 、 A l 2 N d和 A l 0 F e 2 N d 3个相组成 ， 主相是A 1 3 Z r ； A l 7 0 F e 5 z r 5 N d 2 0 由 A l 2 N d 、 A l 3 N d 、 A l 3 Z r 和 A l 8 F e 4 N d 4个相组成 ， 主相是 A l 2 N d 。 1 4 6 0 广西大学学报： 自然科学版 第 3 8卷 6 0 0 50 0 d 4 0 0 0 0 骤 2 0 0 l O 0 0 砖 憩 _d 2 0 3 O 4 0 5 O 6 0 7 0 8 0 2 0 ( 。 ) 2 0 ( 。 ) ( a )A 1 9
11、 o Z qN d 5 ； ： b J ， 门 L13 1 u v A l3 Z r 一 ， -A1 I 1Nd ： - 舭 乙蕊 2 0 ( 。 ) ( b )A 1 7 5 Z qN d z I 】 ；( C )A 1 7 0 Z r 2 0 N d l0 ；( d )A 1 7 0 Z r 10 N d 2 0 图 1 A I - Z r - N d合金 XR D图谱 F 嘻 1 X R D p a t t e r n s 0 f A I - Z r - Nd a l l o y s 2 0 ( 。 ) 1 0 0 0 8 00 暑 6 0 0 4 o 0 2 0 0 骥 ( b ) 一
12、 d 2 0 ( 。 ) 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 2 0 ( 。 ) ( a )A 1 8 5 F e 5 z r 5 N d 5 ； ( b )A 1 7 0 F e l 0 Z r 1 0 N d 1 0 ；( c )A 1 7 0 F e 5 Z r 5 N d 加 图 2 A I - F e - Z r Nd合金 XR D图谱 F i 昏 2 XRD p a t r n s o f AI - F e - Zr - Nd a l l o y s n 嘿 嘿 惑 第 6期 陈红梅等： A l N d z r 一 ( F e ) 合金在 H s O 溶液中的腐
13、蚀行为研究 1 4 6 1 2 2合金在 0 1 mo i L H2 S O4 溶液 中的极化 A l N d z r 合金在 0 1 mo l L的 H s O 溶液 中的极化曲线如图 3所示。由线性极化法和塔菲尔直线 外推法求出的腐蚀参数如表 2所示。从 图 3可看到， 4种合金的极化曲线形状相似 ， 曲线的阳极部分和 阴极部分 比较对称 ， 且阴极部分斜率较小 ， 表明上述合金在 0 1 mo L H ： S O 溶液 中的极化过程不受传 质速度 的影响或影响较小。对于 A 1 帅N d Z r 合金 ， 极化 曲线的阴极部分斜率最大 ， 阳极部分在 电位为 一0 5 0 3 V范围内斜
14、率也比较大 ， 出现了不明显的类 钝化现象 ， 说 明在此电位范围内， A 1 蚰 N d Z r 5 合金表面钝化膜形成的速度与溶解的速度相近 ， 因而对合金 的腐蚀过程有轻微的阻碍作用 ， 此后极化曲 线中电流随电压的升高而增大， 曲线斜率变小， 表明此时钝化膜的生成速度小于溶解速度， 腐蚀过程表 现为阳极继续溶解。至于 A 1 。 N d 加 z r 。 和 A l N d 加 Z r 5 合金 ， 极化 曲线的阴极部分斜率小 ， 阳极部分斜率 大 ， 可能的原因是由于合金 中钕含量较大 ， 在腐蚀过程中形成 了较致密的氧化层 ， 阻碍了阳极溶解反应 的进行 。合金 A l 。 N d
15、， 。 z r 。 的极化曲线与 A l 帅 N d Z r 5 的极化曲线相似 ， 主要 区别在于电位大于一 0 3 V区 间曲线的斜率反而增大 ， 表明 A l 。 N d 。 z r 。 合金在该电位 以上的腐蚀过程 中， 钝化膜 的溶解速度 与生成 速度更接近。综合图 3和表 2的结果发现， 随着铝含量的降低， 合金的 自腐蚀电位 E 变负， 比较 A l 。 N d 。 。 z r 2 0 和 A l 砷N d 。 Z r 。 合金的腐蚀过程发现 ， 在相 同铝含量的情况下 ， 稀土钕含量越高则 负移 ， 说明合金元素特别是高活性的稀土钕能加快合金的热力学腐蚀 。从腐蚀电流和极化 电阻的变化情况可 知 ， 铝含量越少则腐蚀 电流越大 ， 极化 电阻越小 ， 合金耐蚀性能下降 ； 由 A l ， 。 N d 。 z r 2 0 和 A l 。 N d 2 0 z r 。 相 比 可知， 稀土钕的含量增加 ， 其腐蚀 电流变大 ， 使合金的耐蚀性能变差。从表 2和图 4可以看到 ， 铁加入到 A l N d - z r 合金中， 合金的极化
