纳米材料的化学稳定性研究
文献类型：成果
| 主要完成人 | 王福会 ; 楼翰一 ; 朱圣龙 ; 彭晓 ; 李瑛 ; 吴维tao ; 牛焱 ; 辛丽 ; 王文 ; 王成 ; 刘莉 |
| 获奖日期 | 2010 |
| 关键词 | 纳米材料 腐蚀 防护 |
| 中文摘要 | 本项目对模型合金（Ni-Cr-Al和Co-Cr-Al）、高温合金（K38、K38G、K52、K17、K17G、GH30）、不锈钢、金属间化合物（NiAl、Ni3Al和TiAl）、纯金属（Al、Mg）、复合电镀涂层（Ni/Cr、Ni/Al）等纳米晶材料的腐蚀行为及其机理进行了系统的研究。研究表明，纳米晶材料（晶粒度20nm左右）的腐蚀行为与化学成分相同的铸造材料（晶粒度20～200μm左右）有显著差异，主要表现在以下几个方面： (1) 纳米晶材料更容易形成热力学最稳定的氧化膜。在相同的环境条件下，对于Ni(Co)-Cr-Al形成保护性氧化铝膜所需的临界Al含量比铸造合金形成氧化铝膜所需要的最小Al含量低；对于所研究的K38G等高温合金，纳米晶材料可形成纯氧化铝膜，而铸造材料却形成氧化铬为主的复杂氧化膜。分析表明，这些现象的主要原因是纳米晶材料的扩散速率高、氧化物形核点多，减少了动力学过程对材料氧化行为的影响，明显缩短了材料氧化的瞬态过程。 (2) 纳米晶材料表面氧化膜的抗剥落性能优良。对于NiAl、Ni3Al和TiAl等金属间化合物材料和MCrAlY高温涂层材料，纳米晶材料和铸造材料形成的氧化膜相同，但在循环氧化过程中纳米晶材料的氧化速率低于铸造材料。例如，CoCrAl纳米晶材料的抗循环氧化性能优于CoCrAlY铸造材料，NiAl纳米晶材料的抗循环氧化性能优于NiAl铸造材料。深入研究表明，在冷热循环过程中，CoCrAl铸造材料表面氧化膜出现开裂和剥落；CoCrAlY铸造材料表面氧化膜出现开裂，但不剥落；CoCrAl纳米晶材料表面氧化膜不出现开裂或剥落。分析表明，纳米晶材料表面氧化膜晶粒度比铸造合金小得多，无论是氧化膜还是纳米材料本身都具有良好的塑性，可通过蠕变释放生长应力和热应力。 (3) 纳米晶材料氧化性能对杂质硫效应不敏感。对于所研究的材料体系，ppm级的S可导致氧化膜与基体的结合力下降，进而降低材料的抗循环氧化性能，在冷却过程中表面氧化膜易于剥落，一般认为其原因是硫在氧化膜/金属界面偏聚，导致氧化膜与金属的化学键被削弱。但对于纳米晶材料，即使S含量达到1%，其抗循环氧化性能仍然很好。其机制为：纳米晶界密度高，提高了S在材料中的固溶度，从而降低了S在氧化膜/合金界面的偏聚。 (4) 纳米晶材料表面更容易形成稳定的钝化膜。利用电化学技术研究了纳米尺度的纯金属和不锈钢体系的钝化和点蚀行为。纳米晶化显著提高了合金表面钝化膜的成膜速度以及点蚀的萌生和修复速度，从而使钝性金属材料具有极强的钝化性能和极高的耐点蚀能力。在纳米尺度范围内，材料晶粒尺寸减小，钝化膜的稳定性进一步提高。 |
| 语种 | 中文 |
| 源URL | [http://210.72.142.130/handle/321006/68839]  |
| 专题 | 金属研究所_中国科学院金属研究所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 王福会,楼翰一,朱圣龙,等. 纳米材料的化学稳定性研究. . 2010. |
入库方式： OAI收割
来源：金属研究所
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