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NiTi合金亚稳态孔蚀行为的电化学研究

作　者: 宋少杰
导　师: 熊金平
学　校: 北京化工大学
专　业: 材料科学与工程
关键词: NiTi合金亚稳态孔蚀电流波动交流阻抗腐蚀形貌
分类号: TG174
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

本文采用恒电位极化、动电位极化和交流阻抗等方法,研究了NiTi合金在模拟人体液中Em和Eb的分布；氯离子浓度,温度,电位对亚稳态孔蚀特征参数的影响；电位,氯离子浓度,表面粗糙度及pH值对NiTi合金阻抗普图的影响；并结合304不锈钢在含氯离子环境中的Em、Eb值,亚稳孔个数,亚稳孔生长速度,峰值电流等特征,对比NiTi合金的亚稳态孔蚀特征,进一步揭示NiTi合金亚稳态特征的内在原因。随着电位,氯离子浓度的不断升高,NiTi合金的Em、Eb均减小,亚稳孔形核数目和平均峰值均呈增大趋势。但随着温度的升高,NiTi合金在钝化区内形成的亚稳孔的数目呈现减弱的趋势。电位的升高,NiTi合金的阻抗值减小；当电位超过NiTi合金的点蚀电位时,电化学阻抗谱上出现Warburg阻抗。氯离子浓度的升高,NiTi合金的阻抗值减小。粗糙表面有利于亚稳态的形核并促进孔的生长。无论在酸性溶液还是碱性溶液中,随着溶液酸碱程度的增加,NiTi合金的钝化能力均呈减弱趋势。NiTi合金的蚀孔容易沿着划痕的方向生成。304不锈钢亚稳孔寿命随着电位提高有减小的趋势。一般情况下,304不锈钢亚稳态小孔的Ⅰ值和平均生长速度k值都比较小,孔半径和峰值电流都很小,二者没有明显的线性关系。孔平均生长速度与孔半径的分布满足正态分布。NiTi合金的钝化性和耐蚀能力均优于304不锈钢。在整个钝化区范围内304不锈钢的受电位的影响较大,电流较高,其亚稳孔更容易发展成稳定孔；NiTi合金则产生了多而密的亚稳态小孔,能在高电位下持续再钝化。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-12
第一章文献综述  12-30
  1.1 NiTi合金的特性  12-17
    1.1.1 NiTi形状记忆合金的基础物性  12-13
    1.1.2 NiTi形状记忆合金的形状记忆效应  13-14
    1.1.3 NiTi形状记忆合金的超弹性  14-15
    1.1.4 NiTi形状记忆合金的生物相容性  15
    1.1.5 NiTi形状记忆合金的应用  15-17
  1.2 亚稳态孔蚀的基本知识  17-24
    1.2.1 亚稳孔的形核  18
    1.2.2 亚稳孔的生长  18-22
    1.2.3 亚稳孔的再钝化  22
    1.2.4 亚稳孔向稳定孔的转变  22-24
  1.3 国内外研究现状  24-25
  1.4 研究方法  25-26
  1.5 数据处理  26-28
  1.6 研究内容  28-30
第二章实验部分  30-36
  2.1 实验材料  30-31
  2.2 实验准备  31
  2.3 实验方法  31-34
  2.4 数据处理  34-36
第三章氯离子浓度、电位和温度对NiTi合金亚稳态孔蚀特征参数的影响  36-52
  3.1 氯离子浓度对NiTi合金亚稳态孔蚀的影响  36-42
    3.1.1 亚稳孔出现电位E_m、E_b的分布  36-38
    3.1.2 氯离子浓度对E_m、E_b的影响  38-39
    3.1.3 氯离子浓度对亚稳态孔蚀特征参数的影响  39-42
  3.2 电位对NiTi合金亚稳态孔蚀的影响  42-48
    3.2.1 动电位下NiTi合金在PBS中的电化学行为  42-46
    3.2.2 恒电位下NiTi合金在PBS中的电化学行为  46-48
  3.3 温度对NiTi合金亚稳态孔蚀的影响  48-52
    3.3.1 温度对极化曲线的影响  48-49
    3.3.2 温度对E_(corr)、E_m和E_b的影响  49
    3.3.3 温度对亚稳孔形核数目的影响  49-52
第四章 NiTi合金的电化学阻抗实验及腐蚀形貌分析  52-60
  4.1 电位对NiTi合金阻抗的影响  52
  4.2 氯离子浓度对NiTi合金阻抗的影响  52-53
  4.3 表面粗糙度对NiTi合金阻抗的影响  53-54
  4.4 pH值对NiTi合金阻抗的影响  54-55
  4.5 NiTi合金的腐蚀形貌分析  55-60
第五章对比实验  60-74
  5.1 304不锈钢在Cl~-溶液中的亚稳态孔蚀特征  60-69
    5.1.1 304不锈钢在Cl~-溶液中的E_m和E_b的研究  60-61
    5.1.2 电位对304不锈钢亚稳孔特征参数的影响  61-69
      5.1.2.1 电位与304不锈钢亚稳孔形核数的关系  61
      5.1.2.2 电位与304不锈钢亚稳孔峰值电流的关系  61-62
      5.1.2.3 电位与304不锈钢亚稳孔寿命的关系  62-64
      5.1.2.4 电位与304不锈钢亚稳孔生长速度的关系  64-65
      5.1.2.5 亚稳孔生长速度和峰值电流的关系  65-67
      5.1.2.6 小孔半径与峰值电流和平均生长速度的关系  67-69
  5.2 304不锈钢与NiTi合金亚稳态孔蚀特征的对比  69-74
    5.2.1 极化曲线及E_m、E_b的对比  69-71
    5.2.2 电位对亚稳孔形核数目影响的对比  71-72
    5.2.3 电位对亚稳孔峰值电流影响的对比  72-74
第六章总结论  74-76
参考文献  76-80
致谢  80-82
在校期间发表学术文章  82-83
硕士研究生学位论文答辩委员会决议书  83-84

NiTi合金亚稳态孔蚀行为的电化学研究

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