Введение к работе
Актуальность проблемы.
В настоящее время в качестве основных конструкционных материалов і промышленности и технике используются металлы и сплавы. Весьма перс-гективным является создание композиционных, неметаллических материа-юв, но их удельный вес в промышленности еще не велик, а потому ис-юльэование и разработка сплавов является достаточно актуальным. Тем іолее, что развивающаяся техника постоянно предъявляет новые, подчас іпецифические требования к конструкционным материалам. Создание новых адов металлических материалов с повышенными механическими, металлур-ическими, эксплуатационными свойствами непременно должно сопровож-;аться оценкой их коррозионной стойкости, поскольку разрушение металла од действием рабочей среды может свести на нет все положительные войства материала.
Особо опасной является локальная коррозия, для которой характерно роникновение фронта разрушения в глубь металла не по всей поверхнос-и, а в отдельных "слабых" местах. Локализация процесса растворения едет к тому, что материал быстро выходит из строя даже при относи-ельно небольших общих весовых потерях. Исходя ив этого представляется ажным изучение закономерностей локального растворения растворения ме-аллов и сплавов: анализ причин, вызывающих эти процессы; поиск воз-ожных путей предотвращения подобных разрушений.
Наиболее распространенной и очевидной прішкной локальной коррозии вляется структурная неоднородность спхава. Порей такеї неоднород;—^1.. 9 только неизбежна, но и необходима для придания материалу спецг:здъ-чх эксплуатационных характеристик (твердость, оваряваемоотъ, антк* якционность и т.п.). Поэтому всегда необходимо оценивать гг^ч»"'-груктурной неоднородности на их склонность к локальным виллу корр. т. В этом плане перспективными могут быть электрохимически котод!'
которые способны фиксировать отклонения в поведении испытуемых сплава на самой начальной стадии коррозии, когда разрушения еще не достиглі критических размеров. Из множества металлов и сплавов для изучен» проблемы локальной коррозии значительный теоретический и практически интерес представляют сплавы на основе меди: латуни и бронзы. Это обусловлено не только их широким применением в промышленности, но и тем что в предыдущие годы заложен прочный фундамент для изучения коррози онной стойкости не только однофазных, но и многофазных медных сплавов Так, на примере латуней досконально изучены свойства отдельных фаз (і и 3), входящих в состав гетерогенного сплава. Характерной особенность! коррозионного поведения латуней (и многих других сплавов) является и: селективное растворение, выражающееся в непропорциональном переході составляющих сплава в раствор. Этот процесс может вызывать значительные изменения состава и, как следствие, свойств находящегося в контакте с агрессивной средой поверхностного слоя сплава в процессе его коррозии и приводить к локализации процесса растворения, выкрашиванию растрескиванию и т.п. Для однофазных латуней различают первичное (начальное) селективное растворение, обусловленное преимущественным переходом в раствор в начальной стадии коррозии электроотрицательного компонента - цинка, и вторичное селективное (псевдоселективное) растворение, вызванное обратным осаждением на поверхности сплава меди, перешедшей в раствор в ходе корровии. Если первичное селективное растворение не вызывает локальных разрушений, то результатом вторичного селективного растворения даже при корровии однофазного сплава являются локальные поражения сплава, а иногда даже и перфорация. В этом случаи причиной таких раврушений является н.е структурная неоднородность исходного сплава, ваданная априори, а какие-то другие факторы. Поэтом, встает проблема определения причин возникновения локальных равруаенн одаофавных сплавов, а также установления взаимосвязи первичного и вто-
ячного селективного растворения.
Целью работы является изучение роли гетерогенности медных сплавов их селективном растворении.
В работе решались следующие задачи:
разработка электрохимических методов исследования избирательно-э растворения медных сплавов с целью создания методик ускоренных ис-ытаний;
определение механизмов селективного растворения многофазных эдных сплавов;
определение факторов, влияющих на селективное растворение мед-и сплавов,с целью научного прогнозирования их коррозионного поведе-яя.
Научная нови8на работы состоит в том, что проведено комплексное ^следование закономерностей селективного растворения двухфазных мед-лс сплавов. Показано, что существует взаимосвязь между первичным и горичным селективным растворением, выражающаяся в том, что зародыши азы чистой меди, ответственные за протекание вторичного селективного ^створення, образуются уже в ходе первичного селективного растворения результате поверхностной диффузии атомов меди, что показано методов синельной электронной микроскопии.
Развит механизм вторичного селективного растворения медных спла-эв, базирующийся на представлении о возникновении на ранней стадии эрровии разделения поверхности сплавов на анодные и катодные участкг эказаяо, что преимущественное растворение з-фавы двухфазной латуни іязано с сосредоточением в ней анодных участков.
Выведено и экспериментально подтверждено уравнение временной ы,-1СИМОСТИ беетокового потенциала латуни в деаэрированном иорвдном ютворе с постоянной концентрацией ионов меди, объясняющее необычнсэ 4еекке бестокового потенциала в отрицательную сторону. Уравнение пс
называет, что причиной этого аффекта является рагвитие площади анодш участков, т.е. протекание локальной коррозии.
Практическая значимость работы состоит в том, что разработаны м< тоды, позволяющие на основе электрохимических измерений оцениваї склонность сплавов к различным видам селективного растворения. Эти ш тоды могут быть испольгованкы в промышленности как методики ускоренш испытаний склонности медных сплавов к селективному растворению.
Изучение влияния термообработки сплавов на их корровионно-элегс рохимическое поведение позволило определить оптимальный режим, умеш шающий склонность алюминиевых бронз к селективному растворению.
Результаты систематического исследования закономерностей селе! тивного растворения двухфазных сплавов способствуют развитию предстаї лений об избирательном растворении других, не только медных сплавов.
В диссертации защищается:
Л. Электрохимические методы определения склонности сплавов к ра< личным видам селективного растворения.
-
Экспериментальные доказательства протекания поверхностной дщ фузии атомов меди в ходе первичного селективного растворения латуні полученные методом туннельной электронной микроскопии.
-
Представление о зависимости скорости вторичного селективної растворения от интенсивности первичного селективного растворения і тем самым, гипотеза о взаимосвязи этих процессов.
-
Механизм вторичного селективного растворения, объясняющий прі чину смещения бестокового потенциала латуни в отрицательную сторону возникновения локальных разрушений как на двухфазных, так и на одні фазных сплавах.
-
Прямые доказательства избирательного растворения богатых жел< 80М фаз из многокомпонентных алюминиевых бронз и электрохимичёсга признаки этого процесса.
Апробация работы.
Результаты работы докладывались ка III Всесоюзной конференции мо-эдых ученых по физической химии (Москва, 1986), Y11 Всесоюзной конфе-энции по электрохимии (Черновцы, 1988), XI Международном конгрессе по эррозии (Флоренция, 1990), XII Пермской конференции по коррозии Іермь, 1990), ежегодных научных конкурсах НИФХИ им. Л.Я.Карпова 1983, 1985, 1986, 1987, 1988).
Публикации. По результатам исследований опубликовано 9 статей и эвисов докладов.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит ив введения, этырех глав, выводов, двух приложений и списка цитируемой литературы ссылок). Работа изложена на210 страницах машинописного текста, со-ержит 15 таблиц и 62 рисунков.
