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Ti_3AlC_2及Nb_4AlC_3电化学腐蚀性能研究

作　者: 李丹
导　师: 刘晓霞
学　校: 东北大学
专　业: 物理化学
关键词: Ti3AlC2 电化学腐蚀极化曲线电化学阻抗谱微观形貌
分类号: TG171
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

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。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-7
目录  7-9
第一章前言  9-22
  1.1 电化学腐蚀的基本概念  9-10
  1.2 电化学腐蚀的研究方法  10-16
    1.2.1 重量法  10-11
    1.2.2 电化学法  11-16
  1.3 MAX电化学腐蚀研究现状  16-19
    1.3.1 Ti_3SiC_2的电化学腐蚀行为  17-18
    1.3.2 Ti_4AlN_3,Ti_3GeC_2,Ti_2AlN的电化学腐蚀行为  18
    1.3.3 MAX相在NaOH,HCl和H_2SO_4中的腐蚀行为的总体比较  18-19
  1.4 Ti_3AlC_2的优异性能  19-21
  1.5 Ti_3AlC_2在电化学领域的应用前景  21
  1.6 本研究工作的目的和意义  21-22
第二章实验步骤  22-24
  2.1 样品及试剂准备  22
  2.2 电化学测试  22-23
  2.3 微观结构分析  23-24
第三章结果与讨论  24-63
  3.1 Ti_3AlC_2在1 M NaOH和1 M H_2SO_4溶液中的电化学腐蚀行为  24-47
    3.1.1 腐蚀趋势分析  24-26
    3.1.2 腐蚀动力学分析  26-33
    3.1.3 腐蚀过程分析  33-35
    3.1.4 微观形貌变化分析  35-38
    3.1.5 "膜"形成的机理分析  38-43
    3.1.6 Ti3AlC2在氢氧化钠溶液中的优异性能  43-47
  3.2 Ti_3AlC_2在0.5 M NaCl溶液中的腐蚀行为  47-49
  3.3 Ti_3AlC_2在1 M HCl溶液中的腐蚀行为  49-52
  3.4 Ti_3AlC_2在1 M HNO_3溶液中的腐蚀行为  52-54
  3.5 Ti_3AlC_2在不同溶液中腐蚀情况总体比较  54-58
    3.5.1 腐蚀趋势  54-55
    3.5.2 动电位极化曲线的整体比较  55-56
    3.5.3 阳极极化样品表面成分的比较  56-57
    3.5.4 Ti_3AlC_2在HCl,NaCl和HNO_3溶液中浸泡的整体比较  57-58
  3.6 Nb_4AlC_3在H_2SO_4溶液中腐蚀行为的初步探索  58-63
第四章结论  63-64
参考文献  64-68
致谢  68

Ti_3AlC_2及Nb_4AlC_3电化学腐蚀性能研究

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