基于宽滞后铜基记忆合金多结构模式的腐蚀机理及高耐蚀性设计研究

结题报告

项目介绍

AI项目解读

基本信息

批准号：
51601227
项目类别：
青年科学基金项目
资助金额：
20.0万
负责人：
肖柱
依托单位：
中南大学
学科分类：
E0110.金属生物与仿生材料
结题年份：
2019
批准年份：
2016
项目状态：
已结题
起止时间：
2017-01-01 至2019-12-31

项目参与者：
李周；张睿；庞咏；李亚萍；赵子谦；
关键词：
电偶腐蚀宽滞后铜基记忆合金结构组成模式腐蚀萌生

项目摘要

Cu-based shape memory alloys (SMAs) with wide hysteresis have found important technical applications in marine engineering. They are ideally suited for use in stationary sealing conditions as pipe coupling. However, the constituent modes of the microstructure phases of the alloy in the storage and service state were various, resulting in the complication of the corrosion behavior of the alloy. In this study, electrochemical analysis, SECM, Tapping mode AFM and XPS will be used to investigate the galvanic corrosion behavior and the evolution among the microstructure phases. The corrosion initiation and dynamic evolution mechanism associated with the constituent mode of the microstructure phase in coupling will also be investigated in marine environment during storage and service. The intrinsic relationship between the corrosion properties and the constituent mode of the microstructure phases in the alloy will be explored. The corrosion mechanism associated with the constituent mode of the microstructure phase in the wide hysteresis Cu-based shape memory alloy will be verified, which could help to develop the couplings with high corrosion resistance.

宽滞后铜基记忆合金管接头在海洋工程中的管道连接上具有重要的使用价值，管道一旦遇到突发事件导致破裂时其能起到迅速堵漏连接的作用。然而，宽滞后铜基形状记忆合金管接头储存和服役过程中的不同结构组成模式，使得其在海洋环境下的腐蚀行为变得复杂。本项目拟采用电化学分析、SCEM、AFM(Tapping mode)和XPS等手段研究宽滞后铜基形状记忆合金在海洋环境下储存、服役过程中合金不同的结构相之间的腐蚀行为及其机理，揭示不同的结构相组成模式对合金服役过程中腐蚀萌生及其动态演化发展过程的影响规律，探明结构相的组成模式与腐蚀性能之间的内在联系，为高耐蚀宽滞后铜基形状记忆合金管接头的设计奠定理论与实践基础。

结项摘要

款之后铜基记忆合金管接头在海洋工程中的管道连接上具有非常重要的使用价值，管道一旦遇到突发事件导致破裂时能起到迅速堵漏连接的作用。本课题通过不同的热处理工艺下制备了具有不同相结构组成的宽滞后铜基记忆合金，研究了合金在不同组织结构模式下的腐蚀性能和腐蚀行为，揭示了合金腐蚀萌生及其演化规律，探讨了合金腐蚀机理，并研究微合金化铜基合金的组织结构模式及合金化元素含量对其耐蚀性能的影响规律。研究发现：设计合金在固溶淬火态时耐腐蚀性能良好，α相的析出一定程度上加剧了合金的腐蚀，出现薄片腐蚀层状结构；采用随炉冷至中温保温工艺获得的具有β相+晶界分布α相的合金耐蚀性能与基体相当，具有较优的腐蚀性能，其表面的腐蚀产物膜最为完整、均匀且致密，能够对合金基体起到较好的保护作用；微合金化元素Nb的添加改善了合金的腐蚀性能，含0.5%Nb的合金具有较大的极化电阻，腐蚀性能较好，其原因在于Nb的加入提高了合金的电位；合金的主要腐蚀产物是Cu2O、Cu(OH)2、CuCl、CuCl2、Al2O3、MnO、Mn2O3和MnO2等，其中Al2O3、Cu2O等会在金属表面形成致密的保护膜，将合金与腐蚀液隔绝，延缓腐蚀进程，但当保护膜被破坏后，腐蚀速率再一次加快。以上研究结果可为高性能耐蚀铜合金设计和应用提供理论指导。