新型耐热铝合金的电化学腐蚀行为研究【字数：10476】
摘 要铝是地球上分布最为广泛的金属元素之一，铝合金凭借其良好的塑性、低密度、和中温强度使得它在工业生产和航空航天等领域被广泛地使用。Al-Fe合金作为一种新型耐热铝合金从出现至今得到了普遍的重视，由于其应用场合和服役环境的介质大多含有盐分，所以铝铁耐热合金的电化学腐蚀性能是一项非常重要的性能指标，而去探索提高铝铁耐热合金的电化学腐蚀性能的方案不仅能优化这种耐热铝合金，更能降低电化学腐蚀带来的损耗从而节约成本，具有非常重要的现实意义。本文通过以有无经过热处理、铁元素的添加量以及环境介质作为不同的变量，对耐热铝铁合金的电化学腐蚀性能制定了正交实验，对耐热率铁合金的金相显微组织和电化学工作站导出的图像和数据利用Origin软件进行了系统的研究，得出较为合理的热处理方案和最佳的Fe元素含量。
Key words:Heatresistant aluminum alloy homogenizing solution treatment aging microscopic structure electrochemical corrosion 目录
1.前言 3
1.1耐热AlFe合金概述 3
1.1.1耐热铝合金简介 3
1.1.2耐热AlFe合金介绍 3
1.1.3耐热铝合金的制备 5
1.1.4AlFe合金的凝固特性 5
1.2耐热铝铁合金的热处理 8
1.2.1均匀化处理 8
1.2.2固溶处理 8
1.2.3时效处理 9
1.3电化学腐蚀 9
1.3.1电化学腐蚀的形式和机理 9
1.3.2常见的腐蚀环境及介质 9
1.4研究意义和研究内容 10
1.4.1研究的意义与目的 10
1.4.2预计会遇到的问题以及解决方案 10
1.4.3研究内容 11
2.实验部分 11
2.1实验材料及器材 11
2.1.1实验原料 11
2.1.2实验试剂与药品 11
2.1.3实验仪器 12
2.2实验方法 12
2.2 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
.1耐热AlFe合金的铸造 12
2.2.2机械加工 13
2.2.3热处理 14
2.2.4制备金相式样 14
2.2.5电化学腐蚀 15
2.2.6金相显微分析 16
2.3实验路线 16
3. 结果与讨论 17
3.1Fe元素含量以及有无进行热处理对AlFe合金组织的影响 17
3.1.10.5%、1.0%、1.5%Fe含量未热处理铝铁合金金相显微分析 17
3.1.20.5%、1.0%、1.5%Fe含量热处理铝铁合金金相显微分析 17
3.2.3两个不同变量对铝铁合金组织的影响的正交分析 17
3.1.4本章小结 17
3.2Fe元素含量以及有无进行热处理对AlFe合金的电化学腐蚀性能的影响 17
3.2.1Fe元素含量以及有无进行热处理对AlFe合金的开路电位的影响 17
3.2.2Fe元素含量以及有无进行热处理对AlFe合金的极化曲线的影响 18
3.2.3Fe元素含量以及有无进行热处理对AlFe合金的交流阻抗的影响 19
3.2.4本章小结 19
3.3盐浴处理对AlFe合金交流阻抗谱的影响 19
4.结论 20
参考文献 20
致谢 21
1.前言
1.1耐热AlFe合金概述
1.1.1耐热铝合金简介
随着绿色环保的提倡以及循环经济的大趋势，我国对铝合金的社会需求量不断增高，尤其是对拥有特殊性能的铝合金。比如耐热铝合金需要在较高的温度具备足够的耐腐蚀性和抗蠕变疲劳性能等。它在武器装备、海洋船舶、航空航天和汽车生产等领域有大量的需求。可是，普通铝合金难以达到这些领域对耐腐蚀、高硬和抗氧化等严格要求。就像发动机的活塞和一些其他零部件需要在350400℃的温度下工作很长时间，同时还要承受大量的热疲劳和磨损等。因此，开发新型耐热铝合金是十分有必要且具有很大的现实意义的。最近出现了铝铁、铝钛、铝铬等耐热铝合金[1]。
耐热铝合金有如下一些特性：1、在高温下抗氧化性能好；2、在特定温度下，拥有较长的载荷时间。此外，耐热铝合金还拥有在时间作用下，抗塑性变形能力强等优点。由基于他的导热性好、重量轻、成本低等优点，该种铝合金在航空航天、汽车等领域应用十分广泛。如飞机蒙皮、气缸和汽车发动机活塞等。铸造耐热铝合金和变形耐热铝合金分别是耐热铝合金的两种类型，同时，又将新开发的耐热铝合金称为新型耐热铝合金。
铸造铝合金相比于变形铝合金，其在显微组织上有很多差异，其显微组织不如变形铝合金细致，并且分布不均匀。铸造后，经常会出现缩孔、气孔、偏析和夹杂等铸造缺陷，因此铸造铝合金的力学性能远远不如变形铝合金好。然而，铸造铝合金的耐热性通常高于变形铝合金的耐热性。这是由于铸造铝合金的大的不均匀微观结构，其中大部分第二相以网状、薄膜状或骨架状沿晶界分布，因此位错运动和原子扩散都受到了很大的阻力。一般来说，铸造铝合金在加热时没有再结晶过程，晶粒生长趋势相对较小。此外，铸造铝合金的结构中存在大量的螺旋位错。在长期载荷的作用下，它只能滑动，而不能爬升。因此，铸造铝合金具有很强的抗高温变形能力，其耐热性高于变形铝合金[2]。
1.1.2耐热AlFe合金介绍
耐热铝铁合金早在上个世纪七十年代就被提出，直至今日依然处于研究发展阶段。因为熔铸的铝铁合金的Al3Fe粗大相会损害基体，从而大幅削弱了力学性能。而利用一些特殊的铸造方法可以改善、减少粗大相的存在，但是这样做的成本过高，所以从提出至今尚未大量应用于工程结构或实际的工业生产，仅存在一些少量、特殊的需求中会有小量生产。
图111是铝铁合金富铝端的相图[3]。从相图看出，铝中铁的溶解度非常小，Tmpreture共晶时≈0.04%。在铝铁合金的富铝一端会发生一个共晶反应如下：
液体（L）Al+Al3Fe。
Key words:Heatresistant aluminum alloy homogenizing solution treatment aging microscopic structure electrochemical corrosion 目录
1.前言 3
1.1耐热AlFe合金概述 3
1.1.1耐热铝合金简介 3
1.1.2耐热AlFe合金介绍 3
1.1.3耐热铝合金的制备 5
1.1.4AlFe合金的凝固特性 5
1.2耐热铝铁合金的热处理 8
1.2.1均匀化处理 8
1.2.2固溶处理 8
1.2.3时效处理 9
1.3电化学腐蚀 9
1.3.1电化学腐蚀的形式和机理 9
1.3.2常见的腐蚀环境及介质 9
1.4研究意义和研究内容 10
1.4.1研究的意义与目的 10
1.4.2预计会遇到的问题以及解决方案 10
1.4.3研究内容 11
2.实验部分 11
2.1实验材料及器材 11
2.1.1实验原料 11
2.1.2实验试剂与药品 11
2.1.3实验仪器 12
2.2实验方法 12
2.2 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
.1耐热AlFe合金的铸造 12
2.2.2机械加工 13
2.2.3热处理 14
2.2.4制备金相式样 14
2.2.5电化学腐蚀 15
2.2.6金相显微分析 16
2.3实验路线 16
3. 结果与讨论 17
3.1Fe元素含量以及有无进行热处理对AlFe合金组织的影响 17
3.1.10.5%、1.0%、1.5%Fe含量未热处理铝铁合金金相显微分析 17
3.1.20.5%、1.0%、1.5%Fe含量热处理铝铁合金金相显微分析 17
3.2.3两个不同变量对铝铁合金组织的影响的正交分析 17
3.1.4本章小结 17
3.2Fe元素含量以及有无进行热处理对AlFe合金的电化学腐蚀性能的影响 17
3.2.1Fe元素含量以及有无进行热处理对AlFe合金的开路电位的影响 17
3.2.2Fe元素含量以及有无进行热处理对AlFe合金的极化曲线的影响 18
3.2.3Fe元素含量以及有无进行热处理对AlFe合金的交流阻抗的影响 19
3.2.4本章小结 19
3.3盐浴处理对AlFe合金交流阻抗谱的影响 19
4.结论 20
参考文献 20
致谢 21
1.前言
1.1耐热AlFe合金概述
1.1.1耐热铝合金简介
随着绿色环保的提倡以及循环经济的大趋势，我国对铝合金的社会需求量不断增高，尤其是对拥有特殊性能的铝合金。比如耐热铝合金需要在较高的温度具备足够的耐腐蚀性和抗蠕变疲劳性能等。它在武器装备、海洋船舶、航空航天和汽车生产等领域有大量的需求。可是，普通铝合金难以达到这些领域对耐腐蚀、高硬和抗氧化等严格要求。就像发动机的活塞和一些其他零部件需要在350400℃的温度下工作很长时间，同时还要承受大量的热疲劳和磨损等。因此，开发新型耐热铝合金是十分有必要且具有很大的现实意义的。最近出现了铝铁、铝钛、铝铬等耐热铝合金[1]。
耐热铝合金有如下一些特性：1、在高温下抗氧化性能好；2、在特定温度下，拥有较长的载荷时间。此外，耐热铝合金还拥有在时间作用下，抗塑性变形能力强等优点。由基于他的导热性好、重量轻、成本低等优点，该种铝合金在航空航天、汽车等领域应用十分广泛。如飞机蒙皮、气缸和汽车发动机活塞等。铸造耐热铝合金和变形耐热铝合金分别是耐热铝合金的两种类型，同时，又将新开发的耐热铝合金称为新型耐热铝合金。
铸造铝合金相比于变形铝合金，其在显微组织上有很多差异，其显微组织不如变形铝合金细致，并且分布不均匀。铸造后，经常会出现缩孔、气孔、偏析和夹杂等铸造缺陷，因此铸造铝合金的力学性能远远不如变形铝合金好。然而，铸造铝合金的耐热性通常高于变形铝合金的耐热性。这是由于铸造铝合金的大的不均匀微观结构，其中大部分第二相以网状、薄膜状或骨架状沿晶界分布，因此位错运动和原子扩散都受到了很大的阻力。一般来说，铸造铝合金在加热时没有再结晶过程，晶粒生长趋势相对较小。此外，铸造铝合金的结构中存在大量的螺旋位错。在长期载荷的作用下，它只能滑动，而不能爬升。因此，铸造铝合金具有很强的抗高温变形能力，其耐热性高于变形铝合金[2]。
1.1.2耐热AlFe合金介绍
耐热铝铁合金早在上个世纪七十年代就被提出，直至今日依然处于研究发展阶段。因为熔铸的铝铁合金的Al3Fe粗大相会损害基体，从而大幅削弱了力学性能。而利用一些特殊的铸造方法可以改善、减少粗大相的存在，但是这样做的成本过高，所以从提出至今尚未大量应用于工程结构或实际的工业生产，仅存在一些少量、特殊的需求中会有小量生产。
图111是铝铁合金富铝端的相图[3]。从相图看出，铝中铁的溶解度非常小，Tmpreture共晶时≈0.04%。在铝铁合金的富铝一端会发生一个共晶反应如下：
液体（L）Al+Al3Fe。
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