Ti3AlC2及Nb4AlC3电化学腐蚀性能研究

论文摘要

Ti3AlC2是新型功能陶瓷,三元层状碳化物(MAX)相的重要成员,具有与金属相似的导电性,在电化学等领域有很好的应用前景,其电化学腐蚀行为研究既有理论意义,也有应用背景。本文通过极化曲线、电化学阻抗谱等电化学测试技术及扫描电子显微镜(SEM),X射线光电子能谱(XPS)等理化检测技术,研究了Ti3AlC2在1 M NaOH,1 M H2SO4, 0.5 M NaCl, 1 M HCl和1 M HNO3溶液中的电化学腐蚀行为。研究了Ti3AlC2在氢氧化钠和硫酸溶液中的钝化行为、腐蚀动力学、以及氧化膜生成机理,发现Ti3AlC2在氢氧化钠和硫酸溶液中形成不同性质的“钝化膜”,导致有截然不同的腐蚀行为,因此抗腐蚀性能不同。研究表明,Ti3AlC2在氢氧化钠溶液中浸泡或阳极极化后,表面生成了具有保护性能的致密钛氧化物,对基体有非常好的保护作用。而Ti3AlC2在硫酸溶液中浸泡或阳极极化后,表面形成了对基体不具有保护性能的低价态钛氧化物。这层氧化物不能有效阻挡腐蚀性溶液渗透到Ti3AlC2基体,因而不具备很好的保护性能。氯化钠和盐酸溶液中的氯离子对Ti3AlC2侵蚀性非常强,因而Ti3AlC2在NaCl和HCl溶液中发生了过钝化现象(点蚀)。Ti3AlC2在HN03溶液中阳极极化到较高电位时析出氧气,因而Ti3AlC2在HN03溶液中发生了明显的局部腐蚀。初步研究结果表明,Nb4AlC2在硫酸溶液中抗腐蚀性较强。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 前言
• 1.1 电化学腐蚀的基本概念
• 1.2 电化学腐蚀的研究方法
• 1.2.1 重量法
• 1.2.2 电化学法
• 1.3 MAX电化学腐蚀研究现状
• 3SiC₂的电化学腐蚀行为'>1.3.1 Ti₃SiC₂的电化学腐蚀行为
• 4AlN₃,Ti₃GeC₂,Ti₂AlN的电化学腐蚀行为'>1.3.2 Ti₄AlN₃,Ti₃GeC₂,Ti₂AlN的电化学腐蚀行为
• 2SO₄中的腐蚀行为的总体比较'>1.3.3 MAX相在NaOH,HCl和H₂SO₄中的腐蚀行为的总体比较
• 3AlC₂的优异性能'>1.4 Ti₃AlC₂的优异性能
• 3AlC₂在电化学领域的应用前景'>1.5 Ti₃AlC₂在电化学领域的应用前景
• 1.6 本研究工作的目的和意义
• 第二章 实验步骤
• 2.1 样品及试剂准备
• 2.2 电化学测试
• 2.3 微观结构分析
• 第三章 结果与讨论
• 3AlC₂在1 M NaOH和1 M H₂SO₄溶液中的电化学腐蚀行为'>3.1 Ti₃AlC₂在1 M NaOH和1 M H₂SO₄溶液中的电化学腐蚀行为
• 3.1.1 腐蚀趋势分析
• 3.1.2 腐蚀动力学分析
• 3.1.3 腐蚀过程分析
• 3.1.4 微观形貌变化分析
• 3.1.5 "膜"形成的机理分析
• 3.1.6 Ti3AlC2在氢氧化钠溶液中的优异性能
• 3AlC₂在0.5 M NaCl溶液中的腐蚀行为'>3.2 Ti₃AlC₂在0.5 M NaCl溶液中的腐蚀行为
• 3AlC₂在1 M HCl溶液中的腐蚀行为'>3.3 Ti₃AlC₂在1 M HCl溶液中的腐蚀行为
• 3AlC₂在1 M HNO₃溶液中的腐蚀行为'>3.4 Ti₃AlC₂在1 M HNO₃溶液中的腐蚀行为
• 3AlC₂在不同溶液中腐蚀情况总体比较'>3.5 Ti₃AlC₂在不同溶液中腐蚀情况总体比较
• 3.5.1 腐蚀趋势
• 3.5.2 动电位极化曲线的整体比较
• 3.5.3 阳极极化样品表面成分的比较
• 3AlC₂在HCl,NaCl和HNO₃溶液中浸泡的整体比较'>3.5.4 Ti₃AlC₂在HCl,NaCl和HNO₃溶液中浸泡的整体比较
• 4AlC₃在H₂SO₄溶液中腐蚀行为的初步探索'>3.6 Nb₄AlC₃在H₂SO₄溶液中腐蚀行为的初步探索
• 第四章 结论
• 参考文献
• 致谢