特邀报告海洋环境Ti2AlC MAX相防护涂层的宽温域腐蚀机理
编号:459
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更新:2024-04-25 10:16:03
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摘要
MAX相是一类分子式为Mn+1AXn(n=1,2和3)兼具金属和陶瓷优异性能的非范德瓦尔兹型层状化合物,其中M为前过渡族金属元素,A主要为IIIA和IVA族元素,X为碳或氮,被认为是海洋极端环境下表面防护涂层材料的理想体系之一,受到国内外广泛关注。但MAX相涂层存在成相成分窗口窄、成相温度高(>700 ℃),成分结构复杂、极端环境服役损伤规律不明等关键科学与技术挑战,极大限制了MAX相涂层在海工装备、临海核电等涉海高技术领域的应用。报告人及其团队在突破了MAX相的高纯相低温可控制备的基础上,首先在“海洋金属”钛合金表面制备了高质量 Ti2AlC MAX 相涂层,研究了涂层在常温海水环境下的电化学腐蚀行为。发现,由于 A 位 Al 的高活度与高缺陷耐受特性,涂层表面在腐蚀过程中生成了低缺陷密度的高纯 Al2O3非晶钝化层,赋予其高抗击穿电位(>2.0 V vs.Ag/AgCl)的同时,腐蚀电流密度较钛合金基体降低了两个数量级。但在海洋高温环境(600 ℃)工况下,NaCl盐引发了电化学腐蚀,形成化学-电化学级联反应,导致 Ti2AlC 涂层加速腐蚀。值得指出的是,高活度 Al 在涂层缺陷处的选择性氧化,是实现腐蚀层缺陷自修复与提升抗热-盐耦合腐蚀防护性能的关键。基于此,申请人又通过理论计算,筛选出(103)易钝化晶面,并可控制备出强(103)择优 Cr2AlC MAX 相涂层,突破了高耐蚀导电功能协同;进一步发展出(Cr, Mo)2AlC MAX相固溶体涂层新体系,M位Mo固溶调控M-A键能,增加富Al钝化膜生长速度,减小钝化膜缺陷密度,显著提升了Cr2AlC涂层的耐电化学腐蚀性能。
关键词
海洋环境,MAX相涂层,电化学腐蚀,中温盐雾腐蚀
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