新型Ni56Cr22Mo13Cu合金耐蚀性研究

论文摘要

随着工业的发展,特别是在有机合成、石油化工等生产领域出现高温、高压、高浓度或混合入有害不纯物等各种苛刻的腐蚀环境后,对材料提出了高耐蚀的要求,镍和镍基耐蚀合金是满足上述要求较理想的材料。通过向镍中添加铜、铬、钼和钨等元素而发展起来的镍基耐蚀合金,既保持了镍的良好特性,又兼有合金化元素的各种良好性能。20世纪30年代出现的Ni-Cr-Mo合金,是通过优化Ni-Cr和Ni-Mo合金而形成的既耐氧化性介质又耐还原性介质的一类合金。为了保证试验用合金的组织均匀性,采用真空感应炉熔炼Ni56Cr22Mo13母合金。并采用非自耗真空电弧炉熔炼的方式,向合金中添加不同量的Cu,形成试验合金Ni56Cr22Mo13Cu。综合相关文献,采用最佳的热处理工艺,对镍基合金进行固溶处理。采用全浸泡腐蚀试验方法,考察Cu量对镍基耐蚀合金的耐蚀性能的影响。试验设计了不同的腐蚀介质,其中包括:80%硫酸、30%盐酸、80%硫酸+5%硫酸铁、30%盐酸+10%氯化铁、混合酸、10%氯化铁溶液,在温度90℃,时间为96小时下进行腐蚀试验。采用扫描电镜和能谱等手段对腐蚀后的试样表面进行组织形貌观察及腐蚀产物分析,阐述了材料腐蚀机理。试验用M283恒电位仪测试了不同Cu含量的Ni56Cr22Mo13Cu合金在不同性质酸中的极化曲线,得到不同Cu含量的镍基合金腐蚀电位、腐蚀电流的相关参数。研究表明,在80%硫酸中,腐蚀速率随Cu含量的增加而减小,当合金中Cu含量超过3.2%时,合金的腐蚀速率增加。当80%硫酸中混入Fe3+时,腐蚀速率相对减少。在30%盐酸中,腐蚀速率随Cu含量的增加而变大,当Cu元素超过3.2%时,腐蚀速率增大的趋势变的更加明显。当盐酸中混入Fe3+时,合金的腐蚀速率大大加快。在FeCl3溶液中,合金加入Cu,合金耐点蚀能力大大提高,基本不发生点蚀。在混合酸中,合金表现较好的耐蚀性,腐蚀过程类似于合金在氧化性酸中的腐蚀过程。试验证明,Ni56Cr22Mo13Cu合金中Cu含量在3.2%时,合金具有较好的综合耐蚀性能。测量Ni56Cr22Mo13Cu合金的极化曲线,可以发现在80%硫酸中,合金存在较明显的钝化区。从拟合的结果来看,Cu的加入使得试验合金维钝电流变负,更有利于合金的钝化。在30%盐酸中,合金的腐蚀电流随Cu含量的增加而变小,这表明在盐酸中,合金中添加的Cu不利于合金腐蚀性能的提高。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 腐蚀概况
• 1.2.1 金属腐蚀的过程
• 1.2.2 金属腐蚀的分类
• 1.3 金属耐蚀合金化原理
• 1.4 金属耐蚀合金化的途径
• 1.4.1 提高合金的热力学稳定性
• 1.4.2 降低合金的阴极活性
• 1.4.3 降低合金的阳极活性
• 1.4.4 加入能促使合金表面生成致密的腐蚀产物保护膜的合金元素
• 1.5 镍及镍基耐腐蚀合金概况
• 1.5.1 纯镍的物理化学性质
• 1.5.2 常用的镍基耐腐蚀合金
• 1.6 镍基耐蚀合金的研究现状与进展
• 1.7 选题的研究目的及内容
• 第2章 试验材料及方法
• 2.1 试验工艺流程
• 2.2 试验原材料
• 2.3 试验设备及参数
• 2.4 试验过程与方法
• 2.4.1 真空感应炉熔炼
• 2.4.2 非自耗真空电弧炉熔炼
• 2.4.3 全浸泡实验
• 2.4.4 腐蚀速率的测定
• 2.4.5 电化学测试
• 2.4.6 合金组织和表面形貌的分析
• 第3章 Ni56Cr22Mo13Cu 合金的熔炼与热处理
• 3.1 引言
• 3.2 合金的真空感应熔炼
• 3.2.1 熔炼过程
• 3.2.2 熔炼过程的分析
• 3.3 非自耗真空电弧炉熔炼
• 3.3.1 熔炼过程
• 3.3.2 熔炼效果比较
• 3.4 Ni56Cr22Mo13Cu 合金的热处理工艺
• 3.5 本章小结
• 第4章 Ni56Cr22Mo13Cu 耐蚀合金的全浸泡试验研究
• 4.1 引言
• 4.2 Ni56Cr22Mo13Cu 合金在硫酸中的腐蚀
• 4.2.1 腐蚀速率的测定
• 4.2.2 腐蚀产物分析
• 4.2.3 腐蚀形貌分析
• 4.3 Ni56Cr22Mo13Cu 合金在硫酸+硫酸铁溶液中的腐蚀
• 4.3.1 腐蚀速率的测定
• 4.3.2 腐蚀产物与形貌的分析
• 4.4 Ni56Cr22Mo13Cu 合金在盐酸中的腐蚀
• 4.4.1 腐蚀速率的测定
• 4.4.2 腐蚀形貌的分析
• 4.5 Ni56Cr22Mo13Cu 合金在盐酸+氯化铁溶液中的腐蚀
• 4.5.1 腐蚀速率的测定
• 4.5.2 腐蚀形貌的分析
• 4.6 Ni56Cr22Mo13Cu 合金在氯化铁溶液中的腐蚀
• 4.7 Ni56Cr22Mo13Cu 合金在混合酸中的腐蚀
• 4.7.1 腐蚀速率的测定
• 4.7.2 腐蚀形貌的分析
• 4.8 本章小结
• 第5章 Ni56Cr22Mo13Cu 合金的腐蚀电化学研究
• 5.1 引言
• 5.2 电化学测试技术的方法及原理
• 5.2.1 电极电位与腐蚀倾向
• 5.2.2 极化曲线测量原理及方法
• 5.2.3 测定腐蚀速度的极化曲线外延法
• 5.3 Ni56Cr22Mo13Cu 合金电化学试验分析
• 5.3.1 合金在80%硫酸中的极化曲线
• 5.3.2 合金在30%盐酸中的极化曲线
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 大摘要