【正文】 與性能測(cè)試結(jié)果表46為試樣經(jīng)不同介質(zhì)腐蝕后的強(qiáng)度變化率，表47為試樣經(jīng)不同介質(zhì)腐蝕后的電阻率變化率。同腐蝕前相比，強(qiáng)度均下降，電阻率均增加，但變化程度較小，試樣在腐蝕前后的強(qiáng)度變化率均在8%以下，電阻率變化率均在6%以下，說(shuō)明材料在不同噴霧液中的腐蝕作用只發(fā)生在材料表面。噴霧結(jié)束后，材料的表面均覆蓋許多腐蝕產(chǎn)物。通過(guò)光學(xué)顯微鏡觀察腐蝕前后試樣的縱、橫截面的顯微組織，發(fā)現(xiàn)組織無(wú)明顯變化，亦未發(fā)現(xiàn)內(nèi)氧化的現(xiàn)象。圖44為Cu18Fe原位復(fù)合材料經(jīng)混合介質(zhì)腐蝕后的縱截面，可以看到邊緣處有腐蝕點(diǎn)出現(xiàn)。圖45為Cu16Fe2Cr原位復(fù)合材料經(jīng)混合介質(zhì)腐蝕后的橫截面，試樣邊緣較光潔。這些都進(jìn)一步說(shuō)明材料在不同噴霧液中的腐蝕作用只發(fā)生在材料表面，而且介質(zhì)對(duì)CuFe原位復(fù)合材料的腐蝕作用大于對(duì)CuFeCr原位復(fù)合材料的腐蝕作用。表46 試樣經(jīng)不同溶液腐蝕后的強(qiáng)度變化率Kσ (%)Table 46 Percentage change of strength of samples after corrosion NaHSO3+NaClNaHSO3NaClCu18wt%FeCu15wt%FeCu16wt%Fe2wt%CrCu表47 試樣經(jīng)不同溶液腐蝕后的電阻率變化率Kρ (%)Table 47 Percentage change of resistivity of samples after corrosionNaHSO3+NaClNaHSO3NaClCu18wt%FeCu15wt%FeCu16wt%Fe2wt%CrCu10mm 圖44 Cu18wt%Fe經(jīng)NaHSO3+NaCl腐蝕后的縱截面 Longitudinal section of Cu18wt%Fe after corroson in NaHSO3+NaCl solutions40mm 圖45 Cu16wt%Fe2wt%Cr經(jīng)NaHSO3+NaCl腐蝕后的橫截面 Transverse section of Cu16wt%Fe2wt%Cr after corroson in NaHSO3+NaCl solutions 討論銅在NaHSO3+NaCl混合噴霧介質(zhì)及NaHSO3噴霧介質(zhì)中明顯比在NaCl噴霧介質(zhì)中的腐蝕嚴(yán)重，且NaHSO3對(duì)銅的腐蝕作用大于NaCl[24]。三種銅基復(fù)合材料在混合介質(zhì)及NaHSO3介質(zhì)中的腐蝕速度較接近，且遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于在NaCl介質(zhì)中的腐蝕速度，說(shuō)明NaHSO3對(duì)銅基復(fù)合材料的腐蝕作用也大于NaCl。因?yàn)楫?dāng)NaCl鹽霧降落在試樣表面的水膜時(shí)，增加了電解液的導(dǎo)電性，促進(jìn)了微電池的作用。對(duì)CuFe原位復(fù)合材料，其作用可表示為[51,52]： Fe2++2Cl=FeCl2 (46)FeCl2+1/4O2+3/2H2O=FeOOH+2HCl (47) 與NaCl相比，NaHSO3的作用要強(qiáng)得多。因?yàn)椴环€(wěn)定的亞硫酸氫鈉可分解產(chǎn)生SO2 ，它被材料表面水膜吸附，在高濕度條件下，水膜凝結(jié)增厚，而溶于水膜的SO2生成的H2SO3是強(qiáng)去極化劑，對(duì)大氣腐蝕的加速作用如下： 2H2SO3+2H++4e=S2O32+3H20 E176。H2SO3/S2O32=+ (48) 2H2SO3+H++2e=HS2O4+2H2O E176。H2SO3/HS2O4= (49)由于SO2的還原，使得陰極電位劇烈變正，促進(jìn)陽(yáng)極金屬腐蝕[24]。SO2對(duì)Fe加速腐蝕是一個(gè)自催化反應(yīng)過(guò)程，其反應(yīng)[35]： Fe+SO2+O2=FeSO4 (410)4FeSO4+O2+6H2O=4FeOOH+4H2SO4 (411) 2H2SO4+2Fe+O2=2FeSO4+2H2O (412)由表45纖維相電極電位測(cè)定結(jié)果，再根據(jù)混合法則E=EcVc+EaVa (413)式中 E－復(fù)合材料的自腐蝕電位 Ec、Ea－陰、陽(yáng)極金屬的自腐蝕電位Vc、Va－陰、陽(yáng)極金屬的體積分?jǐn)?shù)可以計(jì)算出Cu15wt%Fe原位復(fù)合材料和Cu16wt%Fe2wt%Cr原位復(fù)合材料中基體銅在不同介質(zhì)中的自腐蝕電位，進(jìn)而計(jì)算出材料在不同介質(zhì)中的自腐蝕電位起始電位差(EcEa)，計(jì)算結(jié)果見表48。由表45和表48可知，兩種CuFe原位復(fù)合材料在上述三種介質(zhì)中，EFeECu，故Cu基體為陰極，第二相Fe纖維為陽(yáng)極。從組織上看，Cu15wt%Fe比Cu18wt%Fe的Fe纖維的含量要低，即陽(yáng)極相面積小。減少陽(yáng)極相面積，可以增加陽(yáng)極極化電流密度，阻滯陽(yáng)極過(guò)程進(jìn)行，提高耐蝕性[50,53]。這是因?yàn)榛wCu為陰極，少量的第二相Fe纖維為陽(yáng)極，腐蝕初期即可溶解掉第二相，使材料表面層完全由較耐蝕的基體組織所組成，使材料變得耐蝕了[50]。這一點(diǎn)也可以從二者的陽(yáng)極極化曲線上得到證明(見圖24)，Cu15wt%Fe原位復(fù)合材料的陽(yáng)極極化曲線較Cu18wt%Fe陡一些，說(shuō)明其陽(yáng)極極化率(Pa)較大，陽(yáng)極過(guò)程相對(duì)難進(jìn)行，腐蝕電流密度較小。故在上述三種介質(zhì)中，Cu18wt%Fe原位復(fù)合材料的腐蝕速度都大于Cu15wt%Fe原位復(fù)合材料。在上述三種介質(zhì)中，Cu16wt%Fe2wt%Cr原位復(fù)合材料的耐蝕性要優(yōu)于兩種CuFe原位復(fù)合材料，原因是由于Cr的加入，使其在銅基體中形成了FeCr相纖維，它在上述三種介質(zhì)中的腐蝕電位均比基體銅在相應(yīng)介質(zhì)中的腐蝕電位要正(見表45和48)，說(shuō)明在銅鐵復(fù)合材料中加入鉻以后，體系的熱力學(xué)穩(wěn)定性增加，Cu基體為陽(yáng)極，F(xiàn)eCr相纖維為陰極。由表48可見，Cu16wt%Fe2wt%Cr 原位復(fù)合材料的自腐蝕電位起始電位差低于CuFe原位復(fù)合材料，這就導(dǎo)致了腐蝕電流下降。這是由于鉻在溶液中發(fā)生鈍化，鉻的表面極易形成一層鈍化膜，使FeCr相纖維的電極電位正向移動(dòng)，成為陰極，陰極表面的鈍化膜使得陰極反應(yīng)只能在膜的薄弱處，電子可以穿過(guò)的地方進(jìn)行, 因此陰極極化率(Pc)高，腐蝕電流密度小[51]。Cu16wt%Fe2wt%Cr 原位復(fù)合材料中Cu基體與FeCr相纖維組成復(fù)相電極，基體Cu為陽(yáng)極，F(xiàn)eCr相纖維為陰極，產(chǎn)生的電偶電流加速了銅的腐蝕，致使Cu16wt%Fe2wt%Cr原位復(fù)合材料在污染大氣中的耐蝕性比純銅稍差。表48 試樣在不同溶液中的自腐蝕電位起始電位差EcEa (mV)Table 48 Initial potentiometrics of samples in various solutionsNaHSO3+NaClNaHSO3NaClCu15wt%FeECu487483141ECuEFe322300160Cu16wt%Fe2wt%CrECu6966124EFeCr ECu165155149 本章小結(jié)(1)Cr的加入，大大降低了Cu16wt%Fe2wt%Cr原位復(fù)合材料的自腐蝕電位差，導(dǎo)致腐蝕電流顯著下降，改善了材料的耐大氣腐蝕性能。 (2)模擬大氣污染環(huán)境和NaHSO3對(duì)CuFe原位復(fù)合材料的大氣腐蝕有顯著影響，NaHSO3對(duì)CuFe原位復(fù)合材料的腐蝕作用大于NaCl，而NaHSO3+NaCl混合介質(zhì)對(duì)CuFe原位復(fù)合材料的腐蝕與NaHSO3的作用相當(dāng)。(3)在NaHSO3+NaCl、NaHSONaCl三種介質(zhì)中，復(fù)合材料的腐蝕速度順序均為：vCu18wt%FevCu15wt%FevCu16wt%Fe2wt%CrvCu，隨著Fe含量的增加，腐蝕速度加快。第5章 形變CuFeCrNi系復(fù)合材料的大氣腐蝕行為 第5章 形變CuFeCrNi系復(fù)合材料的大氣腐蝕行為 引言本工作采用間歇式干濕交替鹽水噴霧試驗(yàn)和極化曲線方法，研究了Cu10wt%SS()原位(微觀)復(fù)合材料和Cu5vol%SS、Cu10vol%SS兩種宏觀復(fù)合材料在三種模擬介質(zhì)中的腐蝕行為，并與純銅進(jìn)行了比較，并探討HSO3和/或Cl對(duì)上述三種復(fù)合材料腐蝕行為的影響。 試驗(yàn)結(jié)果 間歇式鹽水噴霧試驗(yàn)結(jié)果純銅和三種形變CuFeCrNi系復(fù)合材料在不同噴霧介質(zhì)中的腐蝕速度見表5553。結(jié)果表明，所有試樣在NaHSO3+NaCl混合介質(zhì)和NaHSO3介質(zhì)中的腐蝕速度較接近，且都遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于在NaCl介質(zhì)中的腐蝕速度。如三種復(fù)合材料和純銅在NaHSO3+NaCl混合介質(zhì)和NaHSO3介質(zhì)中的腐蝕速度均為105數(shù)量級(jí)，如在NaHSO3+NaCl混合介質(zhì)中，vCu5vol%SS=105 g/cm2h，vCu10vol%SS=105 g/cm2h，vCu10wt%SS=105 g/cm2h，vCu=105 g/cm2h，在NaHSO3介質(zhì)中，vCu5vol%SS=105 g/cm2h，vCu10vol%SS=105 g/cm2h，vCu10wt%SS=105 g/cm2h，vCu=105 g/cm2h，而它們?cè)贜aCl介質(zhì)中的腐蝕速度均為106數(shù)量級(jí)，如vCu5vol%SS=106 g/cm2h ，vCu10vol%SS= 106 g/cm2h，vCu10wt%SS=106 g/cm2h，vCu=106 g/cm2h，相差10倍。說(shuō)明NaHSO3介質(zhì)對(duì)銅基復(fù)合材料的腐蝕作用大于NaCl介質(zhì)對(duì)銅基復(fù)合材料的腐蝕作用，而NaHSO3+NaCl混合介質(zhì)對(duì)銅基復(fù)合材料的腐蝕作用與NaHSO3介質(zhì)的作用相當(dāng)。 表51 mol/LNaHSO3+ mol/LNaCl溶液中的腐蝕速率v (g/cm2h)Table 51 Corrosion rates of samples in mol/LNaHSO3+ mol/LNaCl solutionsv(g/cm2h)180。105180。105180。105180。105v(g/cm2h)180。105180。105180。105180。105180。105180。105180。105180。105180。105180。105180。105180。105t(h)727272727272727272727272W2(g)W1(g)W0(g)S(cm2)l(mm)210206213208207212203203207209207208d(mm)Cu5vol%SSCu10vol%SSCu10wt%SSCu 表52 mol/LNaHSO3溶液中的腐蝕速率v (g/cm2h) Table 52 Corrosion rates of samples in mol/LNaHSO3 solutionsv(g/cm2h)180。105180。105180。105180。105v(g/cm2h)180。105180。105180。105180。105180。105180。105180。105180。105180。105180。105180。105180。105t(h)727272727272727272727272W2(g)W1(g)W0(g)S(cm2)l(mm)209209207204206212204205210207205204d(mm)Cu5vol%SSCu10vol%SSCu10wt%SSCu 表53 mol/LNaCl溶液中的腐蝕速率v (g/cm2h) Table 53 Corrosion rates of samples in mol/LNaCl solutionsv(g/cm2h)180。106180。106180。106180。106v(g/cm2h)180。106180。106180。106180。106180。106180。106180。106180。106180。106180。106180。106180。106t(h)7272727272