论文部分内容阅读
本文首先自制了四种不同组份的312系Ti-Si/Al-CMAX相陶瓷,采用XRD、金相显微镜、SEM、EDS对材料组织结构成份进行了表征,然后应用动电位极化、恒电位极化、电化学阻抗谱等传统电化学测试方法着重研究了这些材料在3.5%NaCl以及B-Li中性缓冲溶液中的电化学腐蚀行为,并分别与TA2纯Ti、Zr4合金进行了对比,同时配合SEM、EDS、XPS以及点缺陷模型对材料的腐蚀机理进行了研究与解释。本研究中所制备的四种材料分别为:未加A1 Ti3SiC2 (10Vol%TiC)、A1掺杂Ti3SiC2、含杂Ti3AlC2 (15Vol%TiC)、单相Ti3AlC2,它们均具有较高的致密度而且主要杂质成份均为TiC,除未加AlTi3SiC2以外,其余材料均晶粒粗大,组织均匀。材料中M-X层与A层之间形成的微区电偶是材料腐蚀的根本原因,腐蚀优先从M-X层与A层连接处开始,Ti3SiC2的优先腐蚀位置为1号位Ti原子,Si次之,而Ti3AlC2优先腐蚀位置为A层A1原子,1号位Ti原子次之。M、A原子选择性腐蚀造成大量M、A原子流失,剩余C原子以单质形式存在,表面钝化膜主要成份均为Ti、Si、Al的氧化物以及羟基氧化物或者氢氧化物,包括TiO2、Ti2O3、TiOOH、SiOx、Si-OH、Al2O3、Al(OH)3 等。在NaCl溶液中,Al掺杂提升了 Ti3SiC2在开路条件下与电化学氧化环境中耐蚀性,但是降低了 Ti3SiC2的钝化能力,同时使得材料的击破电位降低。Ti3AlC2耐蚀性逊于Ti3SiC2,单相Ti3AlC2钝化能力微弱,但是TiC杂质能够提高其耐蚀性,使得材料具有明显的钝化区间。B-Li缓冲溶液中材料的腐蚀过程与NaCl溶液中类似,由于Al2O3能够在溶液中稳定存在,312系Ti-Si/Al-C MAX相陶瓷在开路条件下的耐蚀性随着材料中A1原子含量增加而增加,单相Ti3AlC2钝化能力增强。312系Ti-Si/Al-C MAX相陶瓷在两种溶液中开路条件下耐蚀性分别与阀金属合金TA2纯钛和Zr4相当,MAX相特殊的片层结构与化学键结构使材料中各元素不能有效参与钝化,降低了材料的钝化能力,使得MAX相钝化能力弱于阀金属合金,在恒电位极化条件下耐蚀性逊于阀金属材料。