【正文】 層電解質液膜下的電化學腐蝕過程。這進一步證明，銅在混合噴霧液中的腐蝕，NaHSO3的作用是主要的。對沿?；騼汝懙貐^(qū)大氣中含有氯化物的工業(yè)城市，模擬試驗時還需加入一定量的氯化物。在加速劑的選擇方面，大多數(shù)研究者采用含氯離子、硫酸根離子的加速劑，或者通入二氧化硫氣體[26]。大氣腐蝕的模擬性重要的不是現(xiàn)象的模擬，而應該是本質規(guī)律，即腐蝕過程的電化學特性的模擬。加速劑和試驗裝置是加速試驗方法設計的兩個關鍵的問題[2628]。王振堯等[24]研究了銅在沈陽地區(qū)的大氣腐蝕行為。銅是一種對大氣污染特別敏感的材料，其腐蝕與污染種類、相對濕度、濕度變化值以及溫度等有關。自然環(huán)境下的暴露試驗一直是研究大氣腐蝕最通常的試驗方法。 大氣腐蝕暴露試驗大氣腐蝕的嚴酷性，主要是受氣候條件和大氣中污染物質及含量的影響。制備形變銅基宏觀復合材料的方法有：(1)薄板卷軸法[17]，即Cu或Nb板卷繞在Cu芯棒上，再經(jīng)過拉拔、捆束拉拔形成復合材料；(2)芯管法[18,19]，將銅棒穿入不銹鋼或珠光體鋼管內，或將鈦棒穿入銅管內，然后經(jīng)過旋轉鍛造和拉拔變形制得復合材料。預變形采用鍛造、擠壓、軋制等熱變形加工方法，將毛坯制備成拉拔用的坯料。 銅基原位復合材料制備方法銅基原位復合材料的制備過程主要包括制取毛坯、預變形和最終變形三個階段。但Cu和一些過渡族金屬組成的復合材料可以獲得強度與導電性的良好結合，適用于此法的合金元素X應該具備以下兩點[16]：(1)在固態(tài)下，與銅互不相溶或只有極小的固溶度，不應對銅基體的導電性產(chǎn)生太大影響；(2)具有良好塑性。原位復合材料是一類在基體中直接產(chǎn)生增強相，從而達到強化目的的復合材料。CuBe和CuTi合金雖然可以獲得1000MPa的抗拉強度，但其導電性較差(40%IACS)[14]。到目前為止，國內外研究還鮮見報道。尤其是隨著工業(yè)和運輸業(yè)的發(fā)展，大氣污染程度增加。制備簡單，成本低。這類合金組織中的增強纖維是在變形過程中形成的，而非外部加入的，故稱之為形變銅基原位復合材料。 形變銅基復合材料可以分為形變銅基原位(微觀)復合材料和形變銅基宏觀復合材料。 polarization curves目 錄摘要 IAbstract II第1章 緒論 1 選題的背景及意義 1 形變銅基原位復合材料 2 銅基原位復合材料概念的產(chǎn)生 2 銅基原位復合材料設計原理 3 銅基原位復合材料制備方法 3 形變銅基宏觀復合材料 3 大氣腐蝕研究方法 4 大氣腐蝕暴露試驗 4 室內加速腐蝕試驗 5 電化學測試 7 本課題的來源及主要研究內容 8 本課題的來源 8 本課題的主要研究內容 8第2章 銅基復合材料制備方法與顯微組織 10 引言 10 CuFeCr原位復合材料制備方法與顯微組織 10 試驗材料的成分設計 10 鑄錠制備方法及熱加工方法 11 冷拔加工與中間退火工藝 12 CuFeCr原位復合材料的顯微組織 12 CuFeCrNi原位復合材料制備方法與顯微組織 13 試驗材料的成分設計及熔煉 13 變形加工及退火處理 13 CuFeCrNi原位復合材料的顯微組織 14 形變銅不銹鋼絲復合材料制備方法與顯微組織 14 滲流鑄造試驗方案 14 形變銅不銹鋼絲復合材料的顯微組織 15 本章小結 15第3章 銅基復合材料的大氣腐蝕試驗方案 16 引言 16 模擬大氣污染環(huán)境介質設計 16 間歇式干濕交替鹽水噴霧試驗 16 試樣制備 16 試驗方法 17 腐蝕速率計算 17 極化曲線測定 17 纖維的提取及其電極電位測定 18 纖維的提取 18 纖維電極電位的測定 18 腐蝕前后組織分析與性能測試方法 18 腐蝕的強度變化率 19 腐蝕的電阻變化率 19 本章小結 19第4章 CuFeCr原位復合材料的大氣腐蝕行為 20 引言 20 電化學腐蝕原理和金屬耐蝕合金化途徑 20 電化學腐蝕原理 20 腐蝕電流密度Icorr的測定方法 21 金屬耐蝕合金化途徑 21 試驗結果 22 間歇式鹽水噴霧試驗結果 22 極化曲線測定結果 26 纖維相電極電位測定結果 28 腐蝕前后組織分析與性能測試結果 29 討論 31 本章小結 33第5章 形變CuFeCrNi系復合材料的大氣腐蝕行為 34 引言 34 試驗結果 34 間歇式鹽水噴霧試驗結果 34 極化曲線測定結果 38 纖維相電極電位測定結果 40 腐蝕前后組織分析與性能測試結果 41 討論 43 本章小結 45結論 46附錄 47參考文獻 57攻讀碩士學位期間所承擔的科研任務與主要成果 61致謝 62作者簡介 63第1章 緒論第1章 緒論 選題的背景及意義隨著世界范圍內的高技術發(fā)展，對高性能導電材料的要求越來越迫切。關鍵詞 CuFeCr原位(微觀)復合材料；CuFeCrNi宏觀復合材料； 大氣腐蝕；鹽水噴霧試驗；極化曲線VAbstractIn this paper, the corrosion behaviors of copper based posites in simulated atmospheric polluted environments were studied. CuFeCrNi posites were manufactured by inductive melting, casting, forging, hot rolling and cold drawing, including Cu18wt%Fe, Cu15wt%Fe, Cu16wt%Fe2wt%Cr, Cu10wt%SS in situ posites and Cu5vol%SS, Cu10vol%SS microposites.By means of salt spray tests and polarization curve analyses, the corrosion behaviors of Cu18wt%Fe, Cu15wt%Fe, Cu16wt%Fe2wt%Cr in situ posites and Cu in NaHSO3+NaCl, NaHSO3 or NaCl were studied. The effects of corrosion on mechanical properties, electrical properties and images of microstructures were investigated. The fibres were extracted from posites by use of a selective etching technique, and the electrode potential of the fibre was determinated. The results of simulated atmospheric polluted environments showed that NaHSO3 on atmospheric corrosion of the posites was obvious. The addition of Cr to the posites obviously improved the atmospheric corrosion resistance of in situ posites. In simulated atmospheric polluted environments, the atmospheric corrosion resistance of the Cu16wt%Fe2wt%Cr in situ posite was the best among the posites tested.By the same method, the corrosion behavior of Cu10wt%SS in situ posites, Cu5vol%SS, Cu10vol%SS microposites and Cu in NaHSO3+ NaCl, NaHSO3 or NaCl was studied. The experimental results in the simulated atmospheric polluted environments showed that NaHSO3 had an obvious effect on the atmospheric corrosion of the posites. In simulated polluted atmosphere, Cu10wt%SS in situ posites exhibited to some extent a good atmospheric corrosion resistance. Key words CuFeCr in situ posites。其中Cu16wt%Fe2wt%Cr原位(微觀)復合材料在模擬大氣污染環(huán)境中耐蝕性最好。同時研究了腐蝕對于材料的力學性能、導電性能和顯微組織的影響。摘要摘 要本文對銅基復合材料在模擬大氣污染環(huán)境中的腐蝕行為進行了研究。采用選擇腐蝕技術，提出了原位復合材料中的纖維相，并測定了纖維相電極電位。采用同樣的方法，研究了Cu10wt%SS原位(微觀)復合材料和Cu5vol%SS、Cu10vol%SS兩種宏觀復合材料和純銅在三種模擬大氣污染介質NaHSO3+NaCl、NaHSONaCl中的腐蝕行為。 CuFeCrNi microposites。如集成電路引線框架材料、高脈沖磁場導體材料、機器人用電線電纜、電力機車架空導線、以及連鑄機、結晶器內襯等均需高性能導電材料。 導電理論指出，固溶在銅基體中的原子對電子的散射作用比銅合金中的第二相要強得多。 為降低復合材料的原材料和加工成本，并尋找強度與導電性俱佳的性能組合，本課題選擇廉價的Fe作為第二組元，低成本的Cr為第三組元，采用真空感應熔煉法制取鑄錠，并通過變形加工和優(yōu)化熱處理工藝，制備新型CuFeCr形變銅基原位復合材料。本課題利用金屬絲束滲流鑄造法，并經(jīng)變形加工制備出了形變銅－不銹鋼絲復合材料。當潮濕的大氣中含有SOH2S、NH3等腐蝕性氣體或含有煤煙、塵埃、氯化鈉、硫酸銨等大量的固體微粒時，這些腐蝕性氣體和固體微粒會溶入材料表面的水膜，成為電解質溶液，使材料表面的導電性和腐蝕性提高，促使腐蝕加速。 形變銅基原位復合材料 銅基原位復合材料概念的產(chǎn)生現(xiàn)代電子工業(yè)的飛速發(fā)展對銅基導電材料的綜合性能提出了更高的要求。由此可見，利用傳統(tǒng)強化方法很難獲得強度與導電性能俱佳的銅合金。研究工作表明[18]，Cu與一些具有體心立方或面心立方晶體結構的過渡族金屬形成CuX合金，經(jīng)大變形量的冷拔或冷軋加工后，可獲得強度和導電性能的良好結合。Cr、Fe、Nb、Ta、V、W、Mo、Ag等是可以考慮的這類元素。常用的制坯方法有三種：(1)自耗電極電弧熔煉法；該方法主要用于CuNb、CuTa等二組元熔點相差很大的合金。最終變形采用多道次的冷態(tài)拉拔或軋制，對于含有較脆第二相的合金，一般很難直接拉拔到最終尺寸，往往需要進行中間退火。 大氣腐蝕研究方法大氣腐蝕研究方法包括大氣環(huán)境暴露試驗、室內加速腐蝕試驗、表面腐蝕形貌觀察和腐蝕產(chǎn)物分析等等。材料在不同地區(qū)、環(huán)境下，其腐蝕破壞行為相差很大。大氣暴露試驗的優(yōu)點是較能反映現(xiàn)場實際情況，所得的數(shù)據(jù)直觀、可靠，可以獲得戶外自然環(huán)境下材料的腐蝕特征、腐蝕規(guī)律，用來估算該環(huán)境下材料的使用壽命，為合理選材、有效設計和制定產(chǎn)品防護標準提供依據(jù)[20]。一些戶外暴露試驗表明[22,23]：銅在海洋大氣中暴露8年后的損失是600700 mg/cm2年，最初的腐蝕速度較高。圖11是銅在沈陽地區(qū)兩種暴露方式下的腐蝕深度與暴露時間的關系曲線，取敞開和遮蔽兩種暴露方式下4年的腐蝕數(shù)據(jù)和試驗時間對不同的數(shù)學模型進行回歸，確定用W=A+Bt公式，W為腐蝕深度(mm)，t為時間(月)，A、B為與環(huán)境和材料有關的常數(shù)，R為相關系數(shù)，回歸結果如下：敞開暴露：W=+, R= (11)遮蔽暴露：W=+, R= (12)t (月)W (mm)敞開遮蔽圖11 銅腐蝕深度與暴露時間的關系[24] Relation of corrosion depth and exposure time for copper結果表明，在兩種暴露方式下，銅的腐蝕量均與試驗時間呈線性關系，腐蝕率基本不隨試驗時間而變，腐蝕產(chǎn)物沒有保護性；敞開暴露方式下直線的斜率大于遮蔽暴露方式下直線的斜率，即敞開暴露方式下的銅腐蝕比遮蔽暴露方式下的銅腐蝕快，這表明大氣濕沉降對銅腐蝕影響是顯著的。為了充分模擬大氣條件的變化，研究者們普遍認為應采用干/濕交替的方法[2933]。評價模擬性優(yōu)劣程度有如下四項要求[34]：(1)腐蝕過程的電化學特性和機理一致；(2)腐蝕的二次過程及阻滯特性(腐蝕產(chǎn)物組成結構)一致；(3)試樣表面干濕循環(huán)過程特點一致；(4)腐蝕動力學規(guī)律一致。因為在海洋大氣中，NaCl導致的腐蝕最嚴重。王振堯[24]等為模擬銅在沈陽地區(qū)的大氣腐蝕行為，分別選擇NaHSO3+NaCl、NaHSONaCl為加速劑，采用間歇式鹽水噴霧試驗，即以每噴霧8小時，隨后在室溫干燥16小時為一試驗周期。幾種銅的室內加速腐蝕試驗表明[3537]，如果大氣中只含有SO2或者只含有水分，銅的腐蝕行為沒有多大變化，但是如果二者都存在，且