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文檔簡介
1、1.1 材料耐腐蝕性能的評價方法工程材料在使用時, 一定要考慮材料在相應(yīng)工況環(huán)境下的耐蝕能力。 也就是 說,材料在此環(huán)境下是否會發(fā)生嚴(yán)重的腐蝕,從而導(dǎo)致工程結(jié)構(gòu)的失效。因此, 如何評價在工況環(huán)境下, 材料表面腐蝕的形態(tài)、 腐蝕的速度就顯得非常具有現(xiàn)實 的工程意義。概括起來, 工程材料的耐腐蝕性能的評價方法可以分為三大類: 重量法、 表 面觀察法和電化學(xué)測試法。1.1.1 重量法重量法是材料耐蝕能力的研究中最為基本, 同時也是最為有效可信的定量評 價方法。盡管重量法具有無法研究材料腐蝕機(jī)理的缺點, 但是通過測量材料在腐 蝕前后重量的變化, 可以較為準(zhǔn)確、 可信的表征材料的耐蝕性能。 也正因為如此
2、, 它一直在腐蝕研究中廣泛使用, 是許多電化學(xué)的、 物理的、 化學(xué)的現(xiàn)代分析評價 方法鑒定比較的基礎(chǔ)。重量法分為增重法和失重法兩種, 他們都是以試樣腐蝕前后的重量差來表征 腐蝕速度的。 前者是在腐蝕試驗后連同全部腐蝕產(chǎn)物一起稱重試樣, 后者則是清 除全部腐蝕產(chǎn)物后稱重試樣。 當(dāng)采用重量法評價工程材料的耐蝕能力時, 應(yīng)當(dāng)考 慮腐蝕產(chǎn)物在腐蝕過程中是否容易脫落、 腐蝕產(chǎn)物的厚度及致密性等因素后, 在 決定選取哪種方法對材料的耐蝕性能進(jìn)行表征。 對于材料的腐蝕產(chǎn)物疏松、 容易 脫落且易于清除的情況, 通常可以考慮采用失重法。 例如, 通過鹽霧試驗評價不 同鎂合金的耐蝕性能時,就通常采用失重法 , 圖
3、 1。15-10h immeraionME ac-IB.-OUt535A244圖1失重法測試鎂合金腐蝕速度而對于材料的腐蝕產(chǎn)物致密、附著力好且難于清除的情況,例如材料的高溫 腐蝕,通常可以考慮采用增重法圖 2。(a)(b)4 左.0.3上.421 1 lD.a an e總 UJV E 岳 Um nsSCOwetallWa duTi n izsd GoafcnQ/3» 亠制 15D EDO 250Time (h)2fl4060 W UMrime (h)7Dffi)5D403naDN 廠 UJq/cE- aouclp 負(fù) w(a) 1000 C高溫氧化增重Ni - 30Cr - 8AI
4、- 0.5Y鑄態(tài)合金、濺射涂層、滲鋁涂層在動力學(xué)曲線(b) Na2SO4+25%wtNaCI熱腐蝕增重動力學(xué)曲線為了使各次不同實驗及不同種類材料的數(shù)據(jù)能夠互相比較, 必須采用電位面 積上的重量變化為表示單位,及平均腐蝕速度,如g.m-2h-1。根據(jù)金屬材料的密度又可以把它換算成單位時間內(nèi)的平均腐蝕深度,如 m/a。這兩類的速度之間的換算公式為:A B =8.73 P式中A-按重量計算的腐蝕速度,g.m-2h-1;B-按深度計算的腐蝕速度,mm/aP金屬材料密度,g.cm-3。從腐蝕實驗前后的試樣重量變化計算腐蝕速度 V (mm/a,公式為:87600:WV = P漢A漢t式中 M試樣失重,g;
5、P金屬材料密度,g.cm-3;A-試樣面積,cm2;t-試驗周期,h。失重法的關(guān)鍵操作之一就是完全清除腐蝕產(chǎn)物,而又不損傷基體金屬。常用工程材料去處表面腐蝕產(chǎn)物的標(biāo)準(zhǔn)方法如表所示。采用失重法對材料進(jìn)行腐蝕性能評價時,由于不同的研究者會采用不同的試 樣尺寸、腐蝕介質(zhì)以及試驗溫度,導(dǎo)致所獲得的數(shù)據(jù)很難具有可比性。因此,為 了解決這個問題,人們規(guī)范了一種標(biāo)準(zhǔn)的腐蝕試驗方法一鹽霧腐蝕試驗。目前, 工業(yè)界普遍通過鹽霧試驗并結(jié)合失重測試來表征材料的耐腐蝕性能。根據(jù)ASTMB117的要求,試樣以15-30度的傾角放置,采用5%勺NaCI溶液進(jìn)行霧化噴霧, 試驗溫度35 °C。鹽霧實驗要求鹽霧箱內(nèi)的
6、容積要足夠大,不得將鹽霧直接噴射 到實驗的表面。1.1.2表面觀察法1.121 宏觀觀察就是對材料在腐蝕前后及去除腐蝕產(chǎn)物前后的形態(tài)做肉眼分析,還應(yīng)該注意腐蝕產(chǎn)物的形態(tài)和分布,以及他們的厚度、顏色、致密度和附著性;同時還應(yīng)該 注意腐蝕介質(zhì)中的變化,包括溶液的顏色,腐蝕產(chǎn)物在溶液中的形態(tài)、顏色、類 型和數(shù)量等。雖然這種觀察是很粗糙的,但任何精細(xì)的服飾研究都輔以這種方法。1.122 顯微觀測就是對受腐蝕的試樣進(jìn)行金相檢查或斷口分析, 或者用掃描電鏡、透射電鏡、 電子探針等做微觀組織結(jié)構(gòu)和相成分的分析,據(jù)此可研究微細(xì)的腐蝕特征和腐蝕 動力學(xué)。一些工程材料中,常見腐蝕形態(tài)的顯微形貌如圖所示。對受腐蝕的試樣進(jìn)行顯微觀察時,需要注意的幾點是:第一,在觀察表面形貌時,特別是一些局部腐蝕的形貌時, 一定要注意腐蝕 截面形貌的觀察。這是因為局部腐蝕可能在材料表面所造成的腐蝕并不很顯著, 而在材料的內(nèi)部發(fā)展。不銹鋼等材料的點蝕就是一例,圖3。圖3不銹鋼絲上的點蝕,可以看到典型的花邊第二,在觀察材料的氧化膜截面形貌時,要注意采用掃描電子顯微鏡的背散 射模式進(jìn)行觀察。掃描電鏡在腐蝕形貌觀察時,通常有兩種工作模式,一種是二 次電子相模式,一種是背散射模式。二次電子相通過測試二次電子,來獲得試
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