试析碳纤维复合材料与金属电偶腐蚀规律及防护研究

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1、工学硕士学位论文碳纤维复合材料与金属电偶腐蚀规律及防护研究陈龙哈尔滨工业大学2007年7月国内图书分类号：TG174国际图书分类号:621.78工学硕士学位论文碳纤维复合材料与金属电偶腐蚀规律及防护研究硕士研究生：陈龙导师：姜兆华教授申请学位级别：工学硕士学科、专业：化学工艺所在单位：应用化学系答辩日期：2007年7月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex：TG174U.D.C.:621.78DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringTHERESEARCHOFG

2、ALVAINCCORROSIONRULEANDPROTECTIONBETWEENCARBONFIBERCOMPOSITEMATERIALANDMETALCandidate：ChenLongSupervisor：Prof.JiangZhaohuaAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpecialty：ChemicalEngineeringandTechnologyAffiliation：Dept.ofAppliedChemistryDateofDefence：July,200

3、7Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要随着科学技术的迅速发展，纤维复合材料以其优异的性能和可设计性而得到人们的重视。当它与金属材料接触使用时，容易发生电偶腐蚀，造成金属材料的腐蚀失效，材料的使用寿命无法得到保证。本论文针对这种情况研究了碳纤维复合材料与钛合金、不锈钢、铝合金和高强钢的电偶腐蚀情况。分别研究了温度、电解液浓度和电解液pH值这三个环境因素对碳纤维复合材料与金属间电偶腐蚀性能的影响规律。通过建立实验室加速

4、等效模型，对碳纤维复合材料与金属间的腐蚀电流进行测量，并利用SEM对碳纤维复合材料和金属腐蚀形貌进行观察。结果表明：钛合金、防锈铝和不锈钢具有良好的耐电偶腐蚀性能；LY12铝合金和30CrMnSiA高强钢的腐蚀电流较大，需要进行其他防护处理后才能与碳纤维环氧复合材料接触使用。三个环境因素中温度对电偶腐蚀电流影响较大，腐蚀电流值随温度的上升涨幅明显；电解液浓度的增大在一定范围内对电偶腐蚀起到促进作用，当电解液浓度超过7%后，影响效果大大降低；电解液pH值对金属材料影响各不相同，不锈钢和钛合金电偶腐蚀电流变化不大，30CrMnS

5、iA高强钢腐蚀电流略有增大，两种铝合金在酸性和碱性体系中电偶腐蚀电流增幅明显。利用XRD、EDS和AFM等多种测试手段对LY12铝合金腐蚀试样进行研究，对普通阳极氧化处理的LY12铝合金发生电偶腐蚀的过程、腐蚀产物的生成和变化有了更深入的认识。对LY12铝合金进行微弧氧化处理，所得的陶瓷层能够较好的抑制铝合金与碳纤维复合材间的电偶腐蚀发生，腐蚀电流下降明显。通过偏铝酸钠体系和硅酸钠体系的对比发现，在硅酸钠体系中，电源频率为100Hz，氧化时间60min时，所制得的陶瓷层耐蚀性能最好。关键词电偶腐蚀；碳纤维复合材料；环境因素；

6、微弧氧化-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractAlongwiththerapidscientificandtechnologicaldevelopment,fibercompositematerialsbecauseoftheirexcellentpropertiesanddesignabilityhavebeenreceivedmoreandmoreattention.Whenthecompositematerialcontactswithmetalatwork，therewillbegalvaniccorr

7、osionhappened,andthelifetimeofthematerialcouldnotbeguaranteed.Inviewofthisthepapermakesanresearchonthegalvaniccorrosionofcarbonfibercompositematerialswithtitaniumalloy,stainlesssteel,aluminumalloyanddead-hardsteel.Theeffectsofenvironmentalfactorssuchastemperature,e

8、lectrolyteconcentrationandpHofelectrolyteforthegalvaniccorrosionbetweencarbonfibercompositematerialandmetalarestudiedseparately.Throughthelaborat