块体纳米晶二元双相Ag基合金在氯化钠溶液中腐蚀机理研究

Binary two-phase Ag-based nanocrystalline bulk alloys with homogeneous microstructure and no Ag net will be prepared by hot pressing powders obtained by aqueous reducing method through the composition design and the optimization for reactive conditions as well as the control of hot pressing process parameters. The corrosion mechanisms of binary two-phase Ag-based nanocrystalline bulk alloys prepared by aqueous reducing method will be studied in NaCl solution as compareed with the corresponding nanocrystalline bulk alloys by mechanical alloying method and coarse grained bulk alloys by powders metallurgy method. Detailed analysis will be done on the effect of grain size, second-phase structure and distribution on the diffusion of the elements and corrosion behavior. Relationship will be determined between grain size, second-phase structure as well as distribution and the active dissolution, the formation, growth and densitites of passive film,the dissolution of passitive films, the destructive effect of erosive ions on passive films and self-repairing ability of passive films. Moreover, the factors affecting the corrosion properties of the nanocrystalline bulk materials will be investigated in order to increase their corrosion resistances. These studies are very important to investigate corrosion theory further, prolong the service life of the nanocrystalline materials and provide theoretical and technological supports for the application of the nanocrystalline materials.

采用液相还原法，通过成分设计、优化反应条件和控制热压工艺参数制备显微组织均匀且无Ag网的块体纳米晶二元双相Ag基合金；与机械合金化法制备具有Ag网结构的块体纳米晶合金及粉末冶金法制备的常规尺寸合金对比，研究块体纳米晶二元双相Ag基合金在氯化钠溶液中的腐蚀行为及腐蚀机理；揭示显微组织如晶粒尺寸、第二相的结构与分布等对元素扩散传输以及腐蚀性能的影响机制；表征晶粒尺寸、第二相的结构及分布与合金的活性溶解，钝化膜的形成、生长以及致密程度，钝化膜的溶解、侵蚀性离子对钝化膜的破坏及钝化膜的自修复能力的关系；寻找影响块体纳米晶二元双相合金腐蚀性能的因素以及提高纳米材料腐蚀性能的方法。这些研究对于深化材料腐蚀理论，延长纳米材料使用寿命，为纳米材料实用化提供理论和技术支撑等方面都具有重要意义。

有关纳米材料在各种溶液中稳定性的研究，已引起人们的高度关注。迄今为止，国内外在这方面的研究还主要集中在表面纳米化、纳米薄膜及纳米涂层上，而对块体尤其是块体纳米晶二元双相合金腐蚀性能的研究还是相对较少。本项目系统研究了块体纳米晶二元双相Ag基合金在氯化钠溶液中的腐蚀性能和机理。首先，采用液相还原和机械合金化法，通过优化合成参数制备了纳米晶合金粉末；通过优化热压参数，制备了二种块体纳米晶合金；利用粉末冶金法制备了一种块体常规尺寸合金。三种合金的显微组织如晶粒尺寸、相的结构与分布存在差异，粉末冶金法制备块体常规尺寸合金显微组织极不均匀，组元间固溶度很低；机械合金化法制备块体纳米晶合金显微组织比较均匀，组元间有一定固溶度，而液相还原法制备块体纳米晶合金显微组织均匀，组元间固溶度较低。紧接着，与常规尺寸合金对比研究了二种不同工艺制备的块体纳米晶二元双相Ag基合金在氯化钠溶液中的腐蚀行为及腐蚀机理，揭示了晶粒尺寸、相的结构与分布等对元素扩散传输及腐蚀性能的影响机制，探究了显微组织与合金活性溶解，钝化膜生长与溶解、侵蚀性离子对钝化膜破坏与修复等的关系，发现侵蚀性离子对合金活性溶解有重要影响，随着侵蚀性离子浓度的增加，合金腐蚀速度加快。再有，晶粒尺寸、相的结构与分布等对元素扩散传输及钝化膜形成、生长与致密程度，钝化膜溶解与自修复有重要影响。纳米化后，如果合金在侵蚀性溶液中不能形成自钝化，合金腐蚀速度加快。相反，如果在侵蚀性溶液中能形成自钝化，合金腐蚀速度会减慢。晶粒尺寸、相的结构与分布以及它们的协同作用是导致不同工艺制备块体纳米晶合金腐蚀速度存在较大差别的主要原因。Ag基合金形成的钝化膜均为n型半导体，纳米化不能改变钝化膜类型，显微组织对钝化电流密度产生较大影响等。这些研究对于深化材料腐蚀理论，延长纳米材料使用寿命，为纳米材料实用化提供理论和技术支撑等方面都具有重要意义。