SiCp/Al复合材料界面特征与其在Cl离子环境中耐蚀性的相关性研究

SiCp/Al composites will be selected for the study. The control of SiCp/A1 composites interface characters (interphases, interface thickness, interface impurities composition, interface pore, dislocation of interface and substrate) will be achieved through changing the status of the SiC particles, substrate composition, sintering process, heat treatment process, pre-oxidization treatment, and other process parameters. The corrosion weight loss，corrosion rate，pitting density, pitting penetration and corrosion products of SiCp/A1 composites with different characters in chloride solution will be studied.Then the relationship between interface characters and corrosion resistance of the composite in chloride solution will be established. The changing of electrochemical characteristics, compositions, morphology and structure characteristics in corrosion process will be insitu observated by the micro-area electrochemical test，then the thermodynamic character and kinetic processing of electrochemical corrosion process in the interface. Finally, the interface corrosion mechanism of SiCp/Al composites in chloride solution will be summarized. It has important theoretical significance and practical significance for enhances the service lfe of SiCp/Al composites products in the chloride environment.

本项目以SiCp/A1复合材料为研究对象，通过改变SiC颗粒状态、基体成分、制备工艺及热处理工艺等参数，调控材料界面特征(界面相、界面厚度、界面杂质成分、界面孔隙、界面/基体位错）；研究不同界面特征在Cl离子溶液中的腐蚀失重、腐蚀速率、点蚀密度、深度及腐蚀产物，建立界面特征与其在Cl离子溶液中耐蚀性的关系；通过微区电化学测试手段，原位观察腐蚀过程中界面特定微观区域的电化学特征、物质组成、形貌及结构特征的变化，分析界面处电化学腐蚀过程的热力学特征和动力学过程，探讨该类复合材料在Cl离子环境中界面处的腐蚀机理。通过上述研究，为提高SiCp/A1复合材料在含Cl离子环境中的使用寿命提供理论依据。

本课题以SiCp/A1复合材料为研究对象，通过改变SiC 颗粒状态、基体成分、制备工艺及热处理工艺等参数，调控材料界面特征，研究界面特征的复合材料在Cl 离子溶液中的腐蚀行为，探讨该类复合材料在Cl 离子环境中界面处的腐蚀机理。主要研究结果如下：① 研究了不同SiCp颗粒预处理条件对SiCp/Al 复合材料界面的影响。结果表明，高温氧化可抑制SiCp/A1复合材料界面Al4C3相的生成，其中由经1100℃高温氧化后颗粒制备的SiCp/Al复合材料明显阻止Al4C3相的生成的效果最好。随着碳化硅颗粒镀镍次数的增加，生成的Al3Ni相越多。② 研究不同SiCp颗粒预处理条件对SiCp/Al 复合材料Cl离子环境下的耐蚀性。结果表明，高温氧化的颗粒制备的SiCp/Al复合材料有较高的自腐蚀电位、较慢的阳极溶解速率和较高的电荷转移电阻，增加复合材料耐蚀性。随着镀镍次数的增加，复合材料腐蚀倾向越大，腐蚀速率越大，钝化膜形成时间提前，耐蚀性降低。③ 研究了基体Mg添加对SiCp/Al 复合材料界面特征的影响。结果表明，Mg添加会在界面形成MgAl2O4相，进一步热处理状态(T1，T4，T6，退火)，复合材料均有一定数量的第二相化合物析出，其中退火态最多，其次是T6态，T1态最少。④ 研究了基体Mg添加对SiCp/Al 复合材料耐蚀性的影响。结果表明，Mg元素添加会提高复合材料耐蚀性，且随Mg含量提高，耐蚀性提高。⑤ 研究了基体Cu添加对SiCp/Al 复合材料界面特征的影响。结果表明，基体加铜后制备的复合材料界面结合普遍较差，颗粒表面开裂严重，界面缺陷较多，但基体铜含量为6%时制备的SiCp/Al复合材料界面质量有所改善。⑥ 研究了基体Cu添加对SiCp/Al 复合材料耐蚀性的影响。结果表明，在Cl-环境中，基体加Cu后制备的SiCp/Al复合材料具有较负的自腐蚀电位，表现出较大的腐蚀倾向。Cu含量越高，制备的SiCp/Al复合材料自腐蚀电位越负，自腐蚀电流密度越大。⑦ 研究了SiCp/Al 复合材料Cl离子环境下早期腐蚀行为和腐蚀机理。结果表明，SiC颗粒与Al基体界面结合处是复合材料在Cl-介质下初期腐蚀的优先发生位置，Cl-和界面相是促进初期腐蚀发展的主要原因。复合材料初期腐蚀过程表现为其钝化膜形成和逐渐破损的腐蚀特征，腐蚀产物主要为Al(OH)3、Al2O3和AlCl3