氮化铝颗粒增强铝基复合材料的腐蚀行为研究

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1、．卜海交通大学博卜学位论文摘耍氮化铝颗粒增强铝基复合材料的腐蚀行为研究摘要商体积分数AIN颗粒增强铝基复合材料(AI／AIN。)可以把基体热传导率高与增强体热膨胀率低的特性相结合，获得具有良好综合热性能的复合材料。然而与其它金属基复合材料一样，增强体AIN颗粒的引入会对AI／AIN。的耐蚀性能产生影响，同时由于增强体AIN颗粒较易水解，使得AI／AIN。的腐蚀行为更为复杂。本文从腐蚀电化学的角度出发，系统地对Al／AlNp的腐蚀影响因素、腐蚀机制以及AIN水解的作用进行了研究，在此基础上，探索了A1／A1M碱性条件下的阳极氧化处理工艺，有效地提高了Al／Al虬的耐

2、蚀性能。本文以6063／A1Np为研究对象，采用极化技术，电化学阻抗和浸泡方法，详细研究了AIN颗粒的引入、溶液pH值以及AIN颗粒的水解对6063／AIN。的腐蚀行为的影响。研究结果表明，AIN颗粒的加入并不影响6063／AIN。的点蚀敏感性，而AIN颗粒的水解才是导致6063／AlM耐蚀性能下降的主要原因。研究还发现，AIN颗粒的水解在腐蚀的不同阶段起着不同的作用。在腐蚀前期，AIN颗粒的水解使点蚀电位以及重钝化电位降低，并且不仅促进了材料的阳极反应过程，同时也使阴极反应过程更容易发生，加速了6063／AlN，的腐蚀。在腐蚀后期，AIN颗粒的水解有助于表面障碍

3、层的形成，使6063／A1N，的腐蚀机制由电荷传递控制过程向离子扩散控制过程转变，对材料的腐蚀产生了抑制作用。另外，研究发现，因为AIN颗粒的水解，6063／A1N。在腐蚀过程中还存在微电偶腐蚀过程。为了了解材料表面的腐蚀强度和趋势，本文考察了6063／AIN。在中性3．5wt％NaCI溶液中腐蚀过程的电化学噪声特征，同时利用薄片渗透法对它的腐蚀动力学进行了研究。结果发现，对噪声谱进行频域分析可以有效地预测6063／A1N，的腐蚀趋势。当6063／AIN，的浸泡时间为ld

4、，腐蚀速率变缓。研究还表明，6063／AIN。的腐蚀在浸泡时间大约为120h时存在一个转折点，在此之前，蚀点呈线性生长模式，蚀点深度可以表达为：d=O0097t+O．057(24h120h)。第1负卜海交通大学博f。学位论文摘爱为了提高6063／AIN。的耐蚀性能，本文分别对其进行了酸性和碱性条件下的阳极氧化处理。用电化学阻抗、极化方法、开路电位和点滴试验对它们的耐蚀性能进行了评价。结果表明：由于在碱性条件下，增强体AIN颗粒水解，对阳极氧化膜层中的多孔层起着

5、充填作用，生成的阳极氧化膜层明显要优于酸性条件下生成的阳极氧化膜层。碱性阳极氧化膜层的防腐效果与碱性溶液中的NaOH浓度有关，当所NaOH浓度为0．7N时，防腐效果在本试验中最好。另外，对碱性条件下生成的阳极氧化膜层分别进行重铬酸盐封孔处理和热水封孔处理发现，前者比后者的耐腐蚀性能更好。对它们的结构观察表明，热水封孔处理的表面比较粗糙，孔隙较多，其密实程度明显不如用重铬酸盐封孔处理。这也是热水封孔处理表面的耐蚀性能不如重铬酸赫封孔处理表面的主要原因。关键词：腐蚀，腐蚀防护，AI／AIN。，阳极氧化，电化学阻抗谱．P海交通丈学博十学位论文ABSTRACTSTUDYo

6、NCoRROSIoNBEHAVlOROFALUMINUMNITRIDEPARTICULATEREINFoRCEDALUMINUMMATRIXCoMPoSITEABSTRACTAluminum-matrixcompositescontaininghighvolumefractionof／kinparticleshavebeenofinterestforsometimeinmanysectorsofindustryfortheirattractivethermalproperties：highthermalconductivityandlowcoefficientof

7、thermalexpansion．Itisnowappreciatedthatthepotentialforthiskindofcompositeinelectronicpackagingisverybroad．However,theintroduceofthereinforcementA1NparticleaffectscorrosionbehaviorofAI／AINpjustlikeothermetalmatrixcomposite，，andatthe．戤l／lletimeA1Nparticleeasilyhydrolyzes．whichmakescorro

8、sionb