船舶用铜镍合金管材表面微观腐蚀行为研究

来源 :北京有色金属研究总院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:dodosparkle
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冷凝器是现代船舶动力系统的核心装置。因冷凝器用铜镍合金管材长期输运冷却介质——海水而时常发生腐蚀失效,导致船舶动力系统故障频发,是亟待解决的重大安全问题。开展船舶冷凝器用铜镍合金管材表面腐蚀行为与微观组织结构关系的研究,可为进一步提升铜镍合金管材表面耐蚀性提供必要的理论依据,也可为优化该类管材制备加工工艺提供重要理论支撑。本文借助扫描电镜(SEM)-能谱仪(EDS)/电子背散射衍射(EBSD)、原子力显微镜(AFM)、金相显微镜(OM)等表征方法,基于定位跟踪技术,揭示铜镍合金管材表面微观腐蚀形貌的演化规律;利用SEM-EBSD、电化学工作站、拉曼(Raman)光谱表征CuNi10Fe1.6Mn铜镍合金管材表面微观腐蚀行为,揭示晶粒取向、电子束表面作用对铜镍合金管材表面微观耐腐蚀行为影响的内在机理。主要研究进展总结如下:1.通过对热处理后的铜镍合金管材样品进行介质为3.5%NaCl溶液的实验室均匀腐蚀全浸试验,发现样品表面微观点腐蚀行为与晶粒取向密切相关。点蚀坑由晶界向晶粒内部扩展。利用氧原子吸附模型分析表明,较比于靠近<1 1 1>、<1 0 1>方向的晶粒,取向靠近<00 1>方向晶粒的腐蚀产物更均匀致密,点蚀坑数量更少,且表面腐蚀产物的主要成分均为Cu2O和Cu2(OH)3Cl。2.对经SEM-EBSD实验后的铜镍合金管材样品表面微观腐蚀形貌和耐蚀性能进行分析,发现较比未经SEM-EBSD实验的铜镍合金管材样品表面腐蚀产物更少、自腐蚀电位更正、腐蚀电流更小。SEM-EDS及Raman实验结果表明,由于电子束表面作用,经SEM-EBSD实验后的铜镍合金管材样品表面更易形成NiO、Cu2O等腐蚀产物,上述腐蚀产物在腐蚀过程中对铜镍合金管材样品表面的保护性更强,因而表现为更优的耐蚀性能。3.基于SEM-EBSD和AFM定位跟踪技术,对铜镍合金管材表面微观腐蚀形貌与晶粒取向之间的关系进行研究,发现晶粒取向与<1 1 1>方向之间夹角越小,晶粒表面腐蚀深度越深,伴随着微观腐蚀形貌由扇贝状转变为阶梯状或四面体凸起状。利用台阶生长模型(TLK)分析表明,晶粒取向与<11 1>方向之间夹角越小,晶粒表面能越高,将优先发生腐蚀,且腐蚀速率高于表面能较低的晶粒表面,导致晶粒表面呈现扇贝状、台阶状及四面体凸起状三种微观腐蚀形貌。
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