金属材料腐蚀磨损的研究进展
金属材料表面处理工艺的研究与应用
金属材料表面处理工艺的研究与应用金属材料是工业制造中最重要的材料之一，拥有优异的力学性能和导电性能。
然而，金属材料的表面常常存在各种缺陷，如氧化、腐蚀、磨损等，这些缺陷会导致材料的性能下降。
为了改善金属材料表面的性能，人们研究并开发了各种表面处理工艺。
本文将介绍金属材料表面处理工艺的研究与应用。
1. 机械加工法机械加工法是最早被应用的表面处理工艺之一。
它通过机械力和热力来改变材料表面的形态和组织结构，从而改善其表面性能。
机械加工法的主要方法有磨削、打磨和抛光等。
这些方法可以减少表面的凸起部分，使表面更加光滑，提高其抗腐蚀性和磨损性能。
2. 化学处理法化学处理法是通过在金属表面涂覆一层不同化学成分的涂料来改善其表面性能。
化学处理法可以分为阳极氧化、电镀、化学镀等多种方法。
这些方法可以形成一层保护膜，防止金属表面氧化、腐蚀和磨损。
3. 热处理法热处理法是通过在金属表面加热而改变其组织结构和性能。
常用的热处理方法有退火、正火、淬火和回火。
这些方法可以改善材料的硬度、强度和韧性等力学性能，同时也可以改善抗腐蚀性和耐磨性等表面性能。
4. 薄膜涂覆法薄膜涂覆法是在金属表面涂覆一层薄膜，这些薄膜可以分为有机薄膜和金属薄膜两类。
有机薄膜如聚合物、防护漆等可以保护金属表面免受腐蚀和磨损。
而金属薄膜如氧化铬膜和氮化硅膜可以提高材料表面硬度和耐磨性能。
总之，金属材料表面处理工艺的研究与应用对于提高材料表面性能和延长材料寿命具有重要意义。
随着科技的进步和工艺的发展，人们相信会有更多更高效的表面处理方法被应用到实际生产中，为各行各业的发展带来更多贡献。
腐蚀与磨损分析方法
钢的腐蚀磨损失效及其分析方法郑文龙上海材料研究所机械工业理化检验人员技术培训和资格鉴定委员会1、钢的腐蚀失效腐蚀的破坏性遍及国民经济和国防建设的各个部门，从日常生活、仓库储存、交通运输、通信、建筑、机械、化工、冶金、国防等，凡是使用金属材料的地方就有各种各样的腐蚀问题存在，而工业生产中，腐蚀问题尤为严重。
腐蚀使完好的金属构件失效而最终导致设备的报废，甚至造成重大的伤亡事故，危害极大。
因此，它已引起各国政府有关部门的日益不安和重视。
1937年由壳牌公司（The Shell Company）在布鲁塞尔举办的一次腐蚀展览会上，有如下的一块展牌：即当你用不到5秒钟的时间来读这块牌时，将近一吨的铁变为废物。
据统计，每年由于腐蚀造成的金属损失在一亿吨以上，占世界金属总产量的20-40%。
金属与环境介质之间的化学或电化学作用，而引起变质和破坏，这个过程称为金属的腐蚀，其中包括上述因素与机械或生物等因素的共同作用。
在大多数情况下，腐蚀是具有破坏性的，它不仅使金属材料遭到破坏，有进甚至危及生命。
腐蚀在经济上造成的损失是巨大的，自1922年英国Hadfid发表文章指出钢铁由于生锈（包括防蚀和因腐蚀而更换的材料费在内）全世界一年损失额超过15亿美元，1975年的年腐蚀损失为700亿美元以来，许多国家的腐蚀工作者都在做这方面的调查工作。
特别是Hoar委员会，表1-1列出了世界有关国家对因腐蚀而造成经济损失统计。
从这统计数字看出，每年因腐蚀造成的损失总额达国民经济总收入（G、N、P）的1～4%，相当于全球人均40美元至50美元。
同时，从一个国家（如美国）不同年份统计的结果来看，腐蚀损失额还在不断地增加。
目前我国每年腐蚀掉的钢材超过500万吨。
以上这些估计不包括无法计算、且通常数目很大的间接损失。
这些间接损失来源于装置的损坏、爆炸及停产、产品的损失且环境的污染，甚至生命安全。
例如：1969年日本一艘5万吨级矿石专用运输船，因腐蚀性破坏而突然沉没，1974年日本沿海地区一石油化工厂的贮罐因腐蚀损坏，大量重油流出海面，造成这一地区的严重污染。
钛合金摩擦磨损及改善技术的研究进展
钛合金摩擦磨损及改善技术的研究进展作者：余成君来源：《现代盐化工》2020年第03期摘要：从钛合金摩擦磨损的外部影响因素以及摩擦过程产物出发，综述了有关钛合金摩擦磨损性能与机理的研究认识，总结了当下较为常用的4类表面处理方法，即表面改性技术、表面涂镀技术、表面合金化技术以及表面复合处理技术。
最后指出了当前改善技术存在的不足，并对钛合金摩擦磨损性能的研究方向作出了展望。
关键词：钛合金;摩擦磨损机理;表面处理技术钛合金自20世纪50年代实现工业生产之后，由于其具备生物相容性、超导、储氢、形状记忆等独特功能，而被广泛应用在医疗器械、化工、航天航空、舰船等领域[1]，成为一种不可或缺的材料。
一直以来，由于钛合金的低摩擦学属性，在实际工业应用中，钛合金的表面很容易发生摩擦磨损[2]，钛合金的摩擦磨损性能较差可认为有以下几个原因：（1）加工硬化率及塑性剪切抗力低。
（2）摩擦过程闪温致使氧化膜脆弱易脱落。
（3）表面硬度较差。
钛合金应用越广泛，所产生的磨损问题越多、越复杂[3]。
因此，理解并掌握钛合金在不同使用环境中的摩擦磨损机理是改善钛合金摩擦磨损性能的重要研究步骤，但是在当前关于钛合金摩擦磨损机理的有限研究中，许多解释还存在不统一的状况。
因此，本研究对当前的研究状况进行了综述，并根据影响因素总结了一些常用的表面处理技术。
1 钛合金的摩擦磨损钛合金因其优异的性能而在诸多领域得到了广泛的应用，然而，每种材料都有其优缺点。
钛合金因表面硬度较低、摩擦磨损性能较差，在很多情况下并不能满足实际生产要求。
针对钛合金摩擦磨损性能不足这一缺点，研究者做了大量研究，主要是为掌握钛合金摩擦磨损的机理，从而为改善钛合金的低摩擦学性能提供理论依据，钛合金的摩擦磨损形式主要有：冲蚀磨损、腐蚀磨损、粘着磨损、疲劳磨损以及微动磨损等[4]，在通常情况下，这几种形式的磨损是同时发生的，工况条件不同，磨损形式的主次也不同。
2 钛合金摩擦磨损的影响因素2.1 外部条件的影响因钛合金的塑性剪切抗力及加工硬化率较低，实际服役过程中，影响钛合金摩擦磨损性能的因素主要有载荷、位移幅值、温度、环境介质、对磨材料等。
我国金属材料的海水腐蚀研究现状
我国金属材料的海水腐蚀研究现状一、本文概述我国金属材料在海洋环境中的腐蚀问题，一直是材料科学、海洋工程和防腐蚀技术等领域的研究热点。
金属材料作为海洋工程、船舶制造、石油开采、海洋资源利用等领域的主要结构材料，其耐蚀性能直接影响到设备的使用寿命和安全性。
因此，深入研究和了解我国金属材料的海水腐蚀现状，对于提升我国金属材料在海洋环境中的使用寿命，降低因腐蚀造成的经济损失，保障海洋工程的可持续发展具有重要意义。
本文旨在全面概述我国金属材料的海水腐蚀研究现状，包括腐蚀机理、影响因素、防护技术和研究进展等方面。
对金属材料在海水中的腐蚀机理进行阐述，包括电化学腐蚀、化学腐蚀和生物腐蚀等。
分析影响金属材料海水腐蚀的主要因素，如材料成分、微观结构、海水成分、温度、流速等。
接着，介绍我国目前在金属材料海水腐蚀防护技术方面的研究进展，包括涂层防护、电化学防护、合金化防护等。
展望金属材料海水腐蚀研究的未来发展趋势和挑战，为我国金属材料在海洋工程领域的应用提供理论支持和技术指导。
二、我国金属材料海水腐蚀研究的发展历程我国金属材料海水腐蚀研究的发展历程可以追溯到上世纪五十年代，那时我国开始着手进行海洋环境的腐蚀研究，以支持海洋工程的发展。
初期的研究主要集中在金属材料的耐蚀性测试和评估，通过对不同金属材料在海水环境中的腐蚀行为进行研究，初步建立了我国金属材料海水腐蚀的基础数据库。
进入八十年代，随着我国海洋工程的大规模建设，海水腐蚀问题日益凸显。
此时，我国的金属材料海水腐蚀研究逐渐深入，开始涉及到腐蚀机理的探索和腐蚀防护技术的研究。
研究者们不仅关注金属材料的耐蚀性能，更开始探索如何通过各种技术手段提高金属材料的耐蚀性，如涂层防护、电化学保护等。
进入二十一世纪，我国金属材料海水腐蚀研究迎来了飞速发展的时期。
随着科学技术的进步，研究者们开始运用先进的测试手段和技术，如电化学测试、表面分析、数值模拟等，对金属材料的海水腐蚀行为进行深入分析。
镍板材的耐磨性能及其表面改性技术研究
镍板材的耐磨性能及其表面改性技术研究镍是一种广泛应用于工业领域的金属材料，具有优异的耐腐蚀性和导电性，在许多领域中扮演着重要的角色。
在一些需要耐磨性能的应用中，如制造机械零件、汽车部件和航空航天工业等，对镍材料的磨损性能要求较高。
因此，研究镍板材的耐磨性能以及表面改性技术是十分重要的。
镍板材的耐磨性能是指在摩擦和磨损过程中，材料在受到外力作用时能保持较低的磨损速率和较长的使用寿命。
镍的耐磨性能主要取决于其晶体结构、组织状态和表面特性等因素。
首先，镍的晶体结构对其耐磨性能有着重要影响。
通常情况下，镍的晶体结构为面心立方结构，在外力作用下易于发生滑移和碎裂，导致磨损。
因此，提高镍板材的晶体结构稳定性，减少晶体缺陷，能够有效提升其耐磨性能。
例如，通过添加适量的合金元素，可以改变镍的晶体结构，增加其晶界的稳定性，提高其耐磨性能。
其次，镍板材的组织状态也对其耐磨性能产生重要影响。
通常情况下，细小而均匀的晶粒可提高材料的硬度和强度，从而提高其抗磨损的能力。
因此，通过适当的热处理工艺，如固溶处理和时效处理等，能够使镍板材的组织得到精细化和强化，提高其耐磨性能。
此外，镍板材的表面特性对其耐磨性能有着直接的影响。
常用的改善镍板材表面耐磨性能的方法主要包括表面涂层和表面改性技术。
表面涂层是将耐磨性能较好的材料涂覆在镍板材表面，形成一层保护层，以提高其耐磨性能。
常用的表面涂层材料包括镀铬、渗碳、喷涂陶瓷等。
这些涂层能够在材料表面形成硬度较高且抗磨损能力较强的保护层，起到降低磨损速率和延长使用寿命的作用。
表面改性技术则是通过改变镍板材表面的化学成分、组织状态和表面形貌等，来提高其耐磨性能。
常用的表面改性技术包括化学沉积、电化学沉积、激光熔化等。
这些技术能够改善镍板材表面的硬度、抗蚀性和耐磨性能，从而提升其耐磨性能。
总之，镍板材的耐磨性能及其表面改性技术的研究是非常重要的。
通过改变镍的晶体结构、组织状态和表面特性，能够有效提高镍板材的耐磨性能，延长其使用寿命。
耐磨金属材料的最新研究现状
耐磨金属材料的最新研究现状关键词：耐磨材料；锰钢；抗磨白口铸铁；技术进展摘要：耐磨金属材料被广泛地应用于工业生产的各个领域, 而随着科学技术和现代工业的高速发展，由于金属磨损而引起的能源和金属材料消耗增加等所造成的经济损失相当惊人。
近年来，对金属磨损和耐磨材料的研究，越来越引起国内外人们的广泛重视。
本文概述了国内外耐磨金属材料领域研究开发的现状及取得的一系列新进展。
0 引言随着科学技术和现代工业的高速发展，机械设备的运转速度越来越高，受摩擦的零件被磨损的速度也越来越快，其使用寿命越来越成为影响现代设备(特别是高速运转的自动生产线)生产效率的重要因素。
尽管材料磨损很少引起金属工件灾难性的危害，但其所造成的能源和材料消耗是十分惊人的。
据统计，世界工业化发达的国家约30%的能源是以不同形式消耗在磨损上的。
如在美国,每年由于摩擦磨损和腐蚀造成的损失约1000亿美元，占国民经济总收入的4%。
而我国仅在冶金、矿山、电力、煤炭和农机部门，据不完全统计，每年由于工件磨损而造成的经济损失约400亿元人民币[1]。
因此，研究和发展耐磨材料，以减少金属磨损，对国民经济的发展有着重要的意义。
1国外耐磨金属材料的发展国外耐磨材料的生产和应用经过了多年研究与发展的高峰期，现已趋于稳定，并有自己的系列产品和国家标准、企业标准。
经历了从高锰钢、普通白口铸铁、镍硬铸铁到高铬铸铁的几个阶段，目前已发展为耐磨钢和耐磨铸铁两大类。
耐磨钢除了传统的奥氏体锰钢及改性高锰钢、中锰钢以外，根据其含量的不同可分为中碳、中高碳、高碳合金耐磨钢；根据合金元素的含量又可分为低合金、中合金及高合金耐磨钢；根据组织的不同还可分为奥氏体、贝氏体、马氏体耐磨钢。
而耐磨铸铁主要包括低合金白口铸铁和高合金白口铸铁两大类。
二者中最具有代表性的是低铬白口铸铁和高铬白口铸铁，而且这两种材料目前在耐磨铸铁中占有主导地位。
马氏体或贝氏体、马氏体组织的球墨铸铁在制作小截面耐磨件方面也占有一席之地，中铬铸铁则应用较少。
常见金属材料腐蚀性探究
常见金属材料腐蚀性探究摘要：在日常结构应用中，因材料腐蚀而造成结构失效的情况很多。
从金属材料腐蚀的机理入手，分析其产生的原因，找出减轻腐蚀影响的措施。
从而达到延长零部件寿命的目的。
关键词：金属材料；腐蚀；机理；措施0 引言在结构设计中，金属材料的使用是很广泛的，如钢、铝、铜等等。
如果缺乏对腐蚀现象的深入了解，认识不到其危害性，那么往往在预防腐蚀方面缺乏有效的措施。
腐蚀的危害具有多方面的特点，不仅对国民经济造成损失，对材料产生损耗，还对环境造成污染。
1 常见腐蚀种类常见腐蚀可分为不同种类：1.1 全面腐蚀全面腐蚀可在材料的大部分面积或全部暴露的表面上出现，具有电化学或化学反应等特征。
如钢材在强酸和强碱中的腐蚀，如盐酸、硫酸等。
1.2 缝隙腐蚀缝隙腐蚀发生的原因是由于沉积物、孔洞、搭接缝以及螺栓缝隙内存在一些静止液体。
浸在腐蚀介质中的金属，其缝隙腐蚀现象大多发生在宽度大于0.1mm 的缝隙处，在该处和周边地方常常发生腐蚀，这种腐蚀的形式被称为缝隙腐蚀。
1.3 孔蚀孔蚀具有很大的破坏性，因此具有很大的隐患。
孔蚀主要表现在金属表面的一些小点，很容易造成材料穿孔。
常见的孔蚀发生的情形体现在含氯离子的环境中使用钢材，由于经过很长时间的孕育期后蚀孔的深度以及数目才会显现出来，同时腐蚀面积不大，从而常常比较难以发现。
大多数氯化物和含氯离子的液体等都会造成孔蚀。
1.4 晶间腐蚀晶间腐蚀常出现在晶界或者晶界附近。
这种腐蚀通常是比较小的，尤其对于晶粒本身而言。
该腐蚀是因在晶界里存在的杂质或某一合金元素变化而引起的，例如铝中含铁而在晶界析出的现象，即是由于晶间腐蚀。
1.5 应力腐蚀破裂应力腐蚀是一种脆性破坏，由于受拉应力的材料在某种特定的腐蚀介质作用下而产生。
应力腐蚀在目前仍然是一种很难用理论解释的破坏现象。
1.6 磨损腐蚀如果在含腐蚀性的介质中该腐蚀介质与工件之间存在相对运动，则容易使腐蚀过程出现加速现象。
这种腐蚀磨损存在沟洼状和波纹状的现象，同时具有一定的方向性。
新型金属材料的研究与发展
新型金属材料的研究与发展近年来，新型金属材料的研究与发展备受关注。
新型金属材料具有较高的强度、韧性和耐腐蚀性能，广泛应用于机械、汽车、航空航天、能源等领域。
本文将以1200字以上就新型金属材料的研究与发展进行探讨。
新型金属材料的研究与发展主要集中在以下几个方面：合金材料、表面处理、多功能材料以及可再生材料。
首先，合金材料是新型金属材料研究的重点之一、通过调整合金元素的含量和比例，可以改变金属材料的组织结构和性能。
例如，钛合金具有良好的机械性能和耐高温性能，被广泛应用于航空航天行业。
此外，镍基高温合金和钢铁中的耐热合金也是热点研究领域。
这些新型合金材料具有高温强度、耐腐蚀性和热稳定性，适用于高温环境下的工作条件。
其次，表面处理是新型金属材料研究的另一重要方向。
表面处理可以改善金属材料的抗腐蚀性能、磨损性能和摩擦性能。
例如，采用阳极氧化技术可以在铝合金表面形成一层坚硬的氧化膜，增强其抗腐蚀性能。
另外，化学镀和电镀技术也可以在金属表面形成一层保护膜，提高材料的耐腐蚀性能和美观性。
此外，喷涂技术可以在金属表面形成涂层，提高金属材料的磨损和高温性能。
多功能材料是新型金属材料研究的又一个热点。
多功能材料是指具有多种功能的材料，例如耐磨、防腐、耐高温等。
金属材料的多功能化可以通过添加其他元素、改进材料的结构以及微观形貌来实现。
例如，钢铁中的铝合金可以通过调整合金元素的含量和比例，提高材料的强度和韧性。
另外，金属基纳米复合材料具有优异的力学性能和热稳定性，因而被广泛应用于航空航天和能源领域。
最后，可再生材料是新型金属材料研究的新兴方向。
随着全球资源的日益枯竭和环境问题的日益严重，研发可再生材料成为大势所趋。
可再生金属材料是指通过循环利用废弃金属或从可再生资源中提取金属制备的材料。
例如，废旧铝合金可以通过回收再生，制备新的铝合金产品。
此外，以生物质为原料的金属材料也是可再生材料的一种重要类型。
这些材料具有可持续发展的特点，有利于解决资源和环境问题。
金属件的失效形式探究
金属件的失效形式探究金属件的失效形式有很多种，常见的有疲劳失效、腐蚀失效、磨损失效、松动失效、断裂失效等。
下面分别进行探究：1、疲劳失效：当金属构件受到外力的反复循环作用时，在外力的作用下，材料内部原子结构发生变化，产生裂纹并逐渐扩展，最终导致构件失效。
疲劳失效是金属零件最常见的失效形式之一，特别是在机械振动和反复载荷下易发生。
2、腐蚀失效：金属构件在存在腐蚀介质的环境下，其表面会产生化学反应，导致金属壁厚减薄，最终导致零件失效。
腐蚀失效有许多形式，如氧化腐蚀、电化学腐蚀、应力腐蚀等。
3、磨损失效：金属构件在运行过程中，由于受到摩擦和剪切等力的作用，使得材料表面发生不同程度的磨损，从而减少材料壁厚和尺寸，最终导致零件失效。
磨损失效分为表面磨损和体积磨损两种，表面磨损包括磨损、腐蚀磨损和磨粒石磨损，体积磨损包括疲劳磨损和金属疲劳。
4、松动失效：金属构件在运行过程中由于振动、冲击等荷载作用，或由于其他原因导致连接处的螺栓、销轴、齿轮等零件发生位移，出现松动等现象，从而导致零件失效。
松动失效是很常见的设备失效形式之一，是由于零件之间的连接松动导致对未来运行产生严重的后果。
5、断裂失效：当金属构件受到超载或者由于其他原因导致产生裂纹时，金属材料在裂纹处发生断裂，这种失效形式称为断裂失效。
断裂失效位置通常在应力集中处，包括冲击断裂、塑性断裂、脆性断裂等几种类型。
断裂失效发生后，易导致整个设备的失效。
综上所述，金属件的失效形式是多种多样的，每种形式都有着不同的失效机制和特点。
在实际应用中，对不同失效形式进行预防和控制是保持机器设备长寿命和安全运行的必要手段。
金属材料腐蚀与防护研究
金属材料腐蚀与防护研究一、引言金属材料是人类生产生活中不可或缺的基础材料，但金属材料在长时间的使用过程中容易被外部环境中水分、氧气、酸、碱、盐等化学物质的侵蚀而导致腐蚀现象的产生。
因此，对金属材料的腐蚀和防护研究一直是材料科学领域中的重要课题。
本文将从腐蚀的原理、分类和危害以及防护措施等几个方面进行探讨。
二、腐蚀的原理金属材料的腐蚀可以理解为金属原子与外界化学环境中物质发生相互作用所引起的不可逆的电化学反应。
具体来说，金属的腐蚀主要是由电化学反应引起的，即金属表面氧化或还原，形成一些具有化学活性的离子，这些离子会被溶解或者被物理吸附在金属表面，最终导致金属发生质量和形态的变化，进而损失其基本功能。
三、腐蚀的分类和危害腐蚀可分为多种类型，包括氧化腐蚀、电化学腐蚀、微生物腐蚀、高温腐蚀、磨损腐蚀等。
其中，氧化腐蚀主要是由氧气与金属表面的反应引起的，其发生速度较慢，通常也比较容易被防止；而电化学腐蚀则是由电化学过程引发的，其发生速度较快，也较难被阻止。
微生物腐蚀则是由微生物在金属表面上繁殖所导致的，其特点是具有一定的局限性，对于特定环境下的金属材料质量损失往往非常严重。
高温腐蚀是指高温环境造成金属持续的氧化境况，易导致金属的脆化或剥落。
磨损腐蚀则是在金属表面摩擦作用下引起的，其特点是具有一定的累计性，易引发在高温、划痕、震动、压力、湿度等复合条件下。
除了直接引起材料失效之外，金属材料腐蚀还会对生产、工程、环境、资源和人类健康等产生一系列危害。
例如，石油管道、大型钢结构等金属建筑物受到腐蚀的侵蚀后，会严重威胁人们的生命财产安全；另外，也会造成环境污染、资源破坏等严重后果。
四、防护措施为了减轻金属材料的腐蚀问题，必须采用有效的防护措施，防止环境因素对金属表面的侵蚀。
目前常见的防腐措施主要包括以下几种：1. 物理防腐物理防腐是靠物理保护腐蚀物体免受外界物理环境的影响。
比如，在金属表面覆盖保护层、通过防护墙、防护网等封闭隔断防止油、水等化学物质对金属材料的暴露，都可以起到一定的物理隔离作用。
《离子氮化2Cr13不锈钢变载荷条件下摩擦磨损行为研究》
《离子氮化2Cr13不锈钢变载荷条件下摩擦磨损行为研究》篇一一、引言离子氮化作为一种表面强化技术，在提高金属材料硬度、耐磨性以及耐腐蚀性等方面具有显著效果。
其中，2Cr13不锈钢因其良好的力学性能和耐腐蚀性，在机械制造、汽车、航空航天等领域得到了广泛应用。
然而，在变载荷条件下，2Cr13不锈钢的摩擦磨损行为仍需进一步研究。
本文旨在探讨离子氮化处理后2Cr13不锈钢在变载荷条件下的摩擦磨损行为，为优化其在实际应用中的性能提供理论依据。
二、材料与方法1. 材料准备选用2Cr13不锈钢作为研究对象，对其进行离子氮化处理。
离子氮化处理能够使2Cr13不锈钢表面形成一层致密的氮化层，从而提高其硬度及耐磨性。
2. 实验方法采用球-盘式摩擦磨损试验机，对离子氮化处理后的2Cr13不锈钢进行摩擦磨损试验。
试验过程中，改变载荷条件，观察并记录材料的摩擦磨损行为。
三、结果与讨论1. 摩擦系数分析在变载荷条件下，离子氮化2Cr13不锈钢的摩擦系数表现出明显的变化。
随着载荷的增加，摩擦系数呈现先上升后稳定的趋势。
这可能是由于在较低载荷下，表面粗糙度对摩擦系数的影响较大；而在较高载荷下，表面硬化层起到了主要作用，使得摩擦系数趋于稳定。
2. 磨损率分析离子氮化2Cr13不锈钢的磨损率在变载荷条件下呈现出一定的规律性。
在较低载荷下，磨损率较高，随着载荷的增加，磨损率逐渐降低。
这表明离子氮化处理能够有效提高2Cr13不锈钢的耐磨性，尤其在较高载荷下表现更为显著。
3. 磨损形貌分析通过扫描电子显微镜（SEM）观察磨损形貌，发现离子氮化处理后的2Cr13不锈钢表面形成了较厚的氮化层，有效抵抗了磨损过程中的剥落和划痕。
在变载荷条件下，氮化层的硬度及韧性得到了充分发挥，使得材料表现出良好的耐磨性。
四、结论本研究表明，离子氮化处理能够显著提高2Cr13不锈钢在变载荷条件下的摩擦磨损性能。
在较低载荷下，表面粗糙度对摩擦系数的影响较大；而在较高载荷下，表面硬化层起到了主要作用，使得摩擦系数趋于稳定，同时降低了磨损率。
腐蚀监测技术现状及发展趋势
腐蚀给国民经济带来的巨大经济损失已经引起人们的重视，腐蚀防护成为现代科学技术研究的重要领域之一。
金属腐蚀速率和机理是研究腐蚀防护的主要内容，腐蚀监检测技术又是研究金属腐蚀速率和机理的重要手段。
所以腐蚀检测技术的重要性突出地显现出来。
1较成熟的腐蚀检测方法1 电阻法电阻法测定金属腐蚀速度，是根据金属试样由于腐蚀作用使横截面积减小，从而导致电阻增大的原理。
利用该原理已经研制出较多的电阻探针用于监测设备的腐蚀情况，是研究设备腐蚀的一种有效工具。
图1 电阻法测量022 线性极化法线性极化法对腐蚀情况变化响应快，能获得瞬间腐蚀速率，比较灵敏，可以及时地反映设备操作条件的变化，是一种非常适用于监测的方法。
图2 线性极化曲线3 电位法作为一种腐蚀监测技术，电位监测有其明显优点：可以在不改变金属表面状态、不扰乱生产体系的条件下从生产装置本身得到快速响应，另外它也能用来测量插入生产装置的试样。
图3 电位法检测4 超声波测厚法超声波测厚法是利用压电换能器产生的高频声波穿过材料，测量回声返回探头的时间或记录产生共鸣时声波的振幅作为信号，来检测缺陷或测量壁厚。
一般采用示波器或曲线记录仪显示接受到的信号，比较先进的仪器则可以直接显示缺陷，或给出厚度的数值。
图4 超声波侧厚2迅速成长的腐蚀监测方法1 电化学阻抗谱电化学阻抗谱(EIS)优于其它暂态技术的一个特点是，只需对处于稳态的体系施加一个无限小的正弦波扰动，这对于研究电极上的薄膜，如修饰电极和电化学沉积膜的现场研究十分重要，因为这种测量不会导致膜结构发生大的变化。
a）最简单的电化学界面（b）具有持续扩散和一个时间常数（c）具有两个时间常数（d）孔蚀过程的阻抗图5 解释腐蚀系统EIS结果而提出的等效电路模型2 电化学噪声技术电化学噪声（Electrochemical noise，简称EN）是指电化学动力系统中，其电化学状态参量（如电极电位、外测电流密度等）的随机非平衡波动现象。
金属材料的腐蚀磨损行为、防护技术与评价方法
1 腐蚀磨损概述1.1 腐蚀磨损定义和分类腐蚀磨损（Corrosion Wear ）——指“摩擦副对偶表面在相对滑动过程中，表面材料与周围介质发生化学或电化学反应，并伴随机械作用而引起的材料损失现象 ” ，实际工况中，腐蚀磨损往往受限于材料因素(材料的成分、组织、力学性能、物化性能等)、电化学因素(腐蚀介质的种类、浓度、pH 值等)、力学因素(载荷、速度等)和环境因素(温度及压力等)等的影响。
腐蚀磨损行为与纯腐蚀行为和纯磨损行为均有很大差异。
根据腐蚀介质的不同，腐蚀磨损可分为化学腐蚀磨损和电化学腐蚀磨损两大类。
（1）化学腐蚀磨损—在气体介质中的腐蚀磨损实际上以氧化磨损为主，主要是金属表面与气体介质发生氧化反应，在表面生成氧化膜，随后在磨料或微凸体作用下被去除的过程。
根据膜的机械性质不同，氧化磨损模型主要有脆性氧化膜和氧化磨损模型和韧性氧化膜的氧化磨损两类。
金属表面发生氧化生成的脆性氧化膜的物理机械性能与基体差别很大，生长到一定厚度时很容易被外部机械作用去除而暴露出金属基体，随后在新鲜集体上有开始新的氧化。
韧性膜比基体要软，受外部机械作用时，可能只有部分氧化膜被去除，随后氧化过程有开始在氧化膜上进行，因此韧性膜的腐蚀磨损较脆性膜要轻微。
（2）电化学腐蚀磨损—电化学腐蚀磨损由于涉及的因素较多，是一个比氧化磨损更为复杂的过程，根据电化学腐蚀磨损过程中材料被去除的特点，人们提出了机械去除模型和腐蚀去除模型。
图1 脆性膜的氧化磨损示意图 图2 韧性膜的氧化磨损示意图3 均匀腐蚀条件下的腐蚀磨损模型图4 相界面腐蚀的腐蚀磨损模型在磨料作用下，材料表面膜局部被去除破坏，但随即又重新形成新的表面膜。
而磨料是均匀作用在真个材料表面上，当任意一块表面被磨料破坏了表面膜而裸露出金属基体时，此处的腐蚀速度比有表面膜覆盖的地方快得多，因此，在整个过程中，腐蚀磨损比纯磨损对材料的破坏严重得多。
图4是具有碳化物多相结构的高铬铸铁发生晶间腐蚀的腐蚀磨损模型，由于碳化物的电极电位大大高于基体金属的电极电位，因此在碳化物相组织和基体相之间将发生晶间腐蚀，之后材料在磨料或硬质点机械作用下发生断裂。
基于金属电化学腐蚀的单晶SiC表面腐蚀和磨损性能研究
第51 卷第 4 期2024年4 月Vol.51，No.4Apr. 2024湖南大学学报（自然科学版）Journal of Hunan University（Natural Sciences）基于金属电化学腐蚀的单晶SiC表面腐蚀和磨损性能研究胡达1，2，路家斌1，2†，阎秋生1，2，骆应荣1，2，雒梓源1，2（1.广东工业大学机电工程学院，广东广州 510006；2.高性能工具全国重点实验室，广东广州 510006）摘要：针对化学机械抛光中抛光液的环境污染，提出一种基于金属电化学腐蚀的单晶SiC化学机械抛光方法. 通过腐蚀实验和摩擦磨损实验，研究了电化学腐蚀单晶SiC的Si面腐蚀性能和磨损性能. 通过对比Al、Cu、Fe金属在Na2SO4电解质溶液中对Si面的腐蚀性能，发现Al在Si面产生明显的腐蚀层，EDS和XPS检测证实该腐蚀产物为SiO2. 采用摩擦磨损实验研究溶液组分对SiC的Si面磨损影响规律. 结果表明，提高Na2SO4电解质溶液浓度能获得更大的磨损量，当Na2SO4电解质溶液浓度为1.00 mol/L时，得到最大为7.19 µm2的磨损量；在酸性的金属电化学腐蚀溶液中，Si面具有更好的材料去除性能，在pH=3时磨损量达到11.97 µm2. 单晶SiC的金属电化学腐蚀材料去除机制为阴极的Al金属发生电偶腐蚀反应产生腐蚀电流，促使阳极SiC表面氧化生成SiO2氧化层，进而去除材料.关键词：化学机械抛光；单晶SiC；金属电化学腐蚀；腐蚀性能；磨损性能中图分类号：TH161 文献标志码：AStudy on Surface Corrosion and Wear Performance of Single-crystal SiCBased on Metal Electrochemical CorrosionHU Da1，2，LU Jiabin1，2†，YAN Qiusheng1，2，LUO Yingrong1，2，LUO Ziyuan1，2（1.School of Electromechanical Engineering， Guangdong University of Technology， Guangzhou 510006，China；2.State Key Laboratory for High-Performance Tools， Guangzhou 510006，China）Abstract：Aiming at the environmental pollution of the polishing solution in chemical mechanical polishing， a single-crystal SiC chemical mechanical polishing method based on metal electrochemical corrosion is proposed. The Si surface of single-crystal SiC corrosion performance and wear performance of electrochemically corroded were investigated by corrosion experiments and wear experiments. By comparing the corrosion performance of Al， Cu， and Fe metals on the Si face in a Na2SO4electrolyte solution，it was found that only Al can generate a noticeable corrosion layer. The EDS and XPS analyses of the Si face confirmed that the corrosion is due to the formation of the∗收稿日期：2023-10-27基金项目：国家自然科学基金资助项目（52175385），National Natural Science Foundation of China（52175385）；广东省自然科学基金资助项目（2023A1515010923），Natural Science Foundation of Guangdong Province（2023A1515010923）；攀登计划广东大学生科技创新战略专项（pdjh2023a0157）， Special Fund Project for Science and Technology Innovation Strategy in Guangdong Province（pdjh2023a0157）作者简介：胡达（1996—），男，广西贺州人，广东工业大学博士研究生† 通信联系人，Email：*****************.cn文章编号：1674-2974（2024）04-0123-09DOI：10.16339/ki.hdxbzkb.2024178湖南大学学报（自然科学版）2024 年SiO2layer. Frictional wear experiments were conducted to investigate the influence of solution composition on the wear behavior of Si face. Increasing the concentration of the Na2SO4 electrolyte solution resulted in higher wear， with a maximum wear value of 7.19 µm2obtained in 1.00 mol/L Na2SO4electrolyte solution. In an acidic corrosive solution， the Si face exhibited the highest material removal， with a wear value of 11.97 µm2 achieved at pH=3. The material removal mechanism of single-crystal SiC via metal electrochemical corrosion involved the corrosive reaction involving Al at the cathode， which generated a corrosion current， and the subsequent oxidation of the SiC surface at the anode， thereby forming a SiO2 oxide layer leading to material removal.Key words：chemical mechanical polishing；single-crystal SiC；metal electrochemical corrosion；corrosion performance；wear performance单晶SiC作为第三代半导体材料，具有禁带宽度大、电子迁移率高、电子密度高、临界击穿电场高等优异的物理性能，被认为是未来电子电力领域革命性的材料［1-3］. 利用单晶SiC制作的高功率半导体器件被广泛应用在卫星通信、航空航天、核能开发、轨道交通、光伏发电、电动汽车等电子器件领域［4-5］. SiC材料应用于电子器件制备和外延膜生长需要无损伤、无缺陷的超光滑表面，但是由于其高硬度、高脆性的物理性质和稳定的化学性质，其加工变得非常困难［6］.化学机械抛光（Chemical Mechanical Polishing，CMP）被认为是实现高硬脆半导体材料全局平坦化最有效的加工技术之一［7］. 在CMP过程中，抛光液和工件表面发生化学反应产生氧化层，然后通过抛光垫和磨料的机械作用对氧化层发生材料去除.要提高SiC的材料去除率，关键在于提高SiC表面的化学反应速率. 目前常用的HF、H2SO4、H2O2、KMnO4等强酸或强碱溶液抛光效率低，且腐蚀性的抛光液对设备及环境会造成伤害［8-9］. 因此，开发高效环保的CMP方法，使用对环境友好的抛光液受到越来越多关注［10］.碱性抛光液中的OH-能与SiC表面的Si原子发生硅氧化水反应，Chen等［11］采用碱性KOH溶液对Si 面抛光，抛光后材料去除率达到153 nm/h. Chen等［12］使用强酸性的KMnO4溶液作为CMP抛光液抛光SiC 的C面，抛光后的表面粗糙度R a为0.54 nm，材料去除率（Material Removal Rate， MRR）为6412 nm/h. Lu 等［13］采用强氧化剂H2O2溶液和FeSO4溶液产生芬顿反应来抛光单晶SiC，发现产生高浓度的•OH可以获得很高的MRR和表面粗糙度R a为0.186 9 nm的光滑晶片表面，但由于反应剧烈，易出现大量铁污泥，影响反应的持续性；采用Fe3O4固相颗粒作为催化剂可以获得较好的持续性抛光效果［14］. Isohashi等［15］使用金属Pt催化剂辅助刻蚀6H-SiC，获得了表面粗糙度R a 为0.082 nm的超光滑表面，但其抛光效率仅为13.4 nm/h，且常用的HF溶液对环境具有严重的危害. 将阳极氧化和CMP结合的电化学机械抛光，可以使SiC发生阳极氧化反应，提高材料去除能力［16］. Khanna 等［17］利用电化学机械抛光SiC，通电后将H3PO4溶液和去离子水作为电解液进行对比抛光，实验结果表明，使用去离子水作为电解液时MRR仅为23 nm/h，使用H3PO4溶液作为电解液时MRR为840 nm/h.有学者利用金属催化作用提出了金属盘抛光SiC. Lin等［18］提出了铁盘在水中抛光SiC的氧化反应机理，在水的氧化作用下，SiC可以生成SiO2氧化物，抛光后，表面粗糙度R a为3.507 nm，但抛光效率MRR 仅为60 nm/h. Wu等［19］利用铁盘、镍盘对SiC进行摩擦化学抛光，抛光过程中没有添加抛光液，依靠摩擦热在摩擦界面处反应形成金属硅化物和氧化物，可以实现MRR为8.9 µm/min的高效材料去除，但是无抛光液的干摩擦形成的高温、高压容易使SiC表面发生位错、晶格畸变等缺陷. 上述研究说明，金属抛光盘在一定条件下可以直接和SiC表面发生反应，且不需要添加具有强腐蚀性的化学抛光液.Luo等［20］研究表明，金属Al在Na2SO4溶液中可以与SiC的C面发生金属电化学腐蚀反应，采用Al金属盘抛光后的MRR达到1 011.43 nm/h. 为了进一步确定SiC的Si面能否发生金属电化学腐蚀，本文研究124第 4 期胡达等：基于金属电化学腐蚀的单晶SiC表面腐蚀和磨损性能研究了不同金属（Al、Cu、Fe）在Na2SO4电解质溶液中对Si面的腐蚀性能. 在此基础上，通过摩擦磨损实验研究Na2SO4电解质溶液浓度、pH值对Si面的材料磨损性能，为单晶SiC金属电化学腐蚀抛光应用提供依据.1 实验设计1.1 金属电化学腐蚀实验为了验证单晶SiC的Si面是否能与金属发生电化学腐蚀反应，选用Al、Cu、Fe的金属板（成分如表1所示）与Si面进行静态腐蚀实验（如图1所示）. 使用砂纸打磨金属板表面去除氧化层，超声清洗后用高压空气吹干，用不导电的塑料夹具将金属板和单晶SiC的Si面固定接触.为对比腐蚀效果，金属板只与Si面部分接触，然后放入pH=7，质量分数为1%的Na2SO4电解质溶液中浸泡1 h.腐蚀结束后，用去离子水冲洗单晶SiC的Si面，用低压氮气对Si面进行干燥后检测. 使用扫描电子显微镜（HITACHI-S3400N，日本）观察实验前、后Si 面形貌，利用能谱仪（EDS，Bruker-QUANTAX，德国）对Si面进行元素分析，采用X射线光电子能谱仪（XPS，Thermo Fisher-Escalab 250Xi，美国）分析腐蚀前、后Si面的化合物.1.2 摩擦磨损实验Luo等［20］研究表明，金属电化学腐蚀中溶液参数对单晶SiC的C面有不同的腐蚀效果. 因此，采用摩擦磨损实验研究Na2SO4电解质溶液浓度、pH值对单晶SiC的Si面磨损性能的影响.实验在摩擦磨损仪（兰州中科凯华科技开发有限公司WTM-2E，中国）上进行，摩擦磨损实验装置如图2所示，摩擦磨损实验参数如表2所示. 摩擦磨损实验中使用的金属Al（根据2.1节的实验结果确定）对磨球直径为5 mm；单晶4H-SiC（Si面）选用n型，尺寸为10 mm × 10 mm，原始表面粗糙度R a为2 nm. 实验前使用酒精、去离子水清洗SiC和对磨球，去除表面杂质，然后将SiC晶片贴在工件盘上，使用夹具将对磨球固定在摩擦磨损仪上，采用表2中的参数进行实验. 使用白光干涉仪（BRUKER Contour GT-X，德国）检测SiC表面磨痕形貌，并取SiC表面磨痕圆周上8个均布位置的磨痕横截面积通过Snipaste、Origin软件计算作为最终的磨痕横截面积，以此评价磨损率.图1 Si面与金属接触腐蚀示意图Fig.1 Schematic diagram of contact corrosionof Si face with metal表1 金属板成分Tab.1 Composition of metal plates%金属板Al Cu Few Al95.474―0.05w Cu0.26099.600 00.02w Fe0.4000.000 899.16w Mg1.160―0.02w Si0.6600.000 40.03w Zn1.6000.000 90.02w Ti0.0160.000 9―w Cr0.010―0.03w Mn0.420―0.06图2 摩擦磨损实验装置Fig.2 Setup for frictional wear experiments表2 摩擦磨损实验参数Tab.2 Parameters of frictional wear experiments磨损实验实验 1实验 2Na2SO4浓度/（mol∙L-1）0、 0.75、1.00、1.25、1.501pH73、5、7、9其他参数转速： 150 r/min压力： 6 N时间： 60 min磨损球： Al125湖南大学学报（自然科学版）2024 年2 实验结果与讨论2.1 金属对SiC 表面腐蚀性能的影响不同金属板在Na 2SO 4溶液中对单晶SiC 表面腐蚀前、后的SEM 形貌及EDS 元素如图3所示.由图3（a ）可知，腐蚀前SiC 表面存在部分划痕.由图3（b ）可知，腐蚀前SiC 表面仅存在Si 、C 元素.从图3（c ）可以看出，与Al 金属板接触的Si 面区域出现了明显的腐蚀龟裂层，而在非接触区没有出现腐蚀层. 对比腐蚀前的Si 面［图3（a ）］、非腐蚀区域（位置1，即没有与金属板接触的Si 面区域）、腐蚀层区域（位置2，与金属板接触的Si 面区域）的EDS 元素分析［见图3（f ）］发现，非接触区域位置1主要为C 、Si 元素，出现了极少的O 、Al 元素；而接触区域的腐蚀层位置2出现了大量的O 元素（20.79%），Si 元素原子分数下降到76.72%，几乎没有发现C 元素，但出现了2.49%的Al 元素.以上结果表明，直接与Al 接触的Si 面可以发生金属电化学腐蚀，生成氧化层.由图3（d ）可知，Si 面出现了深色斑点状分布，斑点均匀分布在Si 面与Cu 接触区域，似乎出现了轻微的氧化层. 但是，图3（g ）的EDS 元素分析表明，斑点区域的元素原子分数与原始Si 面的几乎一致，腐蚀前、后的O 元素原子分数分别为0.77%和0.35%，这说明SiC 的Si 面没有出现明显的氧化物.以上结果（a ）腐蚀前SiC 表面形貌 （b ）腐蚀前SiC 表面元素（c ）Al 板对SiC 表面腐蚀后形貌 （d ）Cu 板对SiC 表面腐蚀后形貌 （e ）Fe 板对SiC 表面腐蚀后形貌（f ）Al 板对SiC 表面腐蚀前、后元素 （g ）Cu 板对SiC 表面腐蚀前、后元素 （h ）Fe 板对SiC 表面腐蚀前、后元素图3 不同金属板在Na 2SO 4溶液中对单晶SiC 表面腐蚀前、后的SEM 形貌及EDS 元素Fig.3 SEM morphology and EDS elements before and after corrosion of single-crystal SiC surface by different metalplates in Na 2SO 4 solution126第 4 期胡达等：基于金属电化学腐蚀的单晶SiC表面腐蚀和磨损性能研究表明，Cu在Na2SO4溶液的作用下，没有使Si面出现明显的氧化痕迹，O元素原子分数没有明显提高，说明Cu在Na2SO4溶液中对Si面的金属电化学腐蚀很弱.由图3（e）可知，Si面与原始表面相比没有明显变化，在表面可以看到原始表面的划痕.由图3（h）可知，实验前、后Si面的C、O、Fe、Si原子分数变化非常小，可以认为各元素变化量为EDS仪器的检测误差，说明实验过程Si面没有发生氧化反应.以上结果表明，Fe在Na2SO4溶液中对Si面的金属电化学腐蚀很弱或者没有.由图3可知，只有与Al接触的单晶SiC的Si面在Na2SO4溶液中有明显的金属电化学腐蚀效果.这与单晶SiC的C面的结果明显不同，在Al、Cu、Fe分别与C面接触时，C面均出现了氧化层，但与Al接触时氧化层最为明显和最厚［20］. 这体现了单晶SiC的Si面和C面的腐蚀特性和加工特性有明显差异.采用XPS对与Al接触的Si面的氧化产物进行分析，图4为Al在Na2SO4溶液中对Si面腐蚀的XPS全谱图，图5为Al在Na2SO4溶液中对Si面腐蚀前、后的XPS的Si、O、C、Al元素谱图. 从图4可以看出，氧化后的Si面O1 s的相对强度从0.9×105 Counts/s提高到2.3×105Counts/s，Si2 p从1.1×105Counts/s降低到0.84×105 Counts/s，同时出现了少量的Al2 p. XPS结果与EDS结果［图3（f）］一致，均表明腐蚀后Si面的O元素原子分数出现了大幅度的增加.由图5（a）、（b）可知，氧化前Si面结合能峰值出现在100.8 eV［图5（a）］，对应化学形态为Si―C；氧化后Si面氧化区域的结合能峰值分别为100.6 eV、101.2 eV和101.9 eV［图5（b）］，分别对应Si―C、Si―O 和SiO x. 这说明，Al与Si面的金属电化学腐蚀产生了明显的硅氧化合物.由图5（c）可知，氧化前Si面结合能峰值为532.1 eV，对应的化学形态为SiO2［21］，这可能是由于样品静置在空气中时发生了缓慢的氧化.氧化后Si面结合能峰值为531.35 eV和532.1 eV［图5（d）］，对应Al（OH）3和SiO2，其中，SiO2从20×103Counts/s提高到35×103 Counts/s，而SiO2相对强度远高于Al（OH）3，说明Al（OH）3相对于SiO2氧化物而言较少. 这些表明，在Na2SO4溶液中Al和SiC均发生了氧化反应.由图5（e）可以看出，氧化前Si面结合能峰值出现在283.0 eV、284.8 eV、285.4 eV和288.2 eV，其中结合能284.8 eV对应C―C键为XPS检测过程中添加的成分，用于校准谱图的结合能位置；结合能283.0 eV对应Si―C，结合能285.4 eV、288.2 eV均对应有机碳氧键.由图5（f）可知，氧化后结合能峰值分别为282.9 eV、284.8 eV、286.7 eV和288.7 eV，其中结合能282.9 eV对应Si—C，而结合能286.7 eV和288.7 eV均对应有机碳氧键. 以上结果表明，氧化后Si面并没有出现碳氧化合物.由图5（g）可知，氧化后Si面在74.4 eV和74.9 eV位置出现峰值，均对应Al2O3，说明在实验过程中Al 和SiC表面接触，产生Al2O3附着在SiC表面.上述结果表明，在Na2SO4溶液中Al和单晶SiC 的Si面可以发生金属电化学腐蚀. 主要过程为SiC 表面氧化生成了SiO2，同时Al产生的Al2O3黏附到SiC表面，整个反应过程生成了SiO x、Si―O、SiO2、Al2O3等氧化产物.2.2 溶液参数对单晶SiC的 Si面磨损性能的影响2.1节结果表明，只有金属Al对单晶SiC的Si面有明显的腐蚀效果，因此，选择Al作为金属电化学腐蚀中的金属材料，进一步通过摩擦磨损实验研究溶液中的Na2SO4电解质浓度、pH值对Si面的磨损性能的影响，具体的实验方案见1.2节.（a）腐蚀前SiC的Si面XPS全谱图（b）腐蚀后SiC的Si面XPS全谱图图4 Al在Na2SO4溶液中对Si面腐蚀的XPS全谱图Fig.4 XPS full spectrum of the Si face corrosion by Al in theNa2SO4 solution127湖南大学学报（自然科学版）2024 年2.2.1 Na 2SO 4浓度的影响Na 2SO 4浓度对Si 面的磨损效果的影响如图6所示.由图6可知，各Na 2SO 4浓度下的磨痕较宽，深度较浅，各磨痕深度均在200 nm 以下.当Na 2SO 4浓度为0 mol/L（溶液为去离子水）时，Si 面各划痕不集中，磨痕宽度约为300 µm ，横截面积约为3.03 µm 2. 当Na 2SO 4浓度为0.75 mol/L 时，磨痕区域宽度约为200 µm ，深度约为100 nm ，磨痕整体呈波浪状，横截面积为4.94 µm 2，比0 mol/L 时提高了63%. 当Na 2SO 4浓度为1.00 mol/L 时，磨损量最高，横截面积达到7.19 µm 2，比0 mol/L 时提高了137.3%，此时磨痕集中分布，磨痕呈V 形结构，宽度约为280 µm ，深度达到了200 nm. 当Na 2SO 4浓度分别提高到1.25 mol/L 和1.50 mol/L 时，磨损横截面积分别下降到7.07 µm 2和6.96 µm 2.上述实验结果表明，Na 2SO 4溶液的浓度变化对Si 面磨损量影响显著. Na 2SO 4溶液的浓度可以直接影响金属电化学腐蚀中金属和SiC 表面的电子转移效率，电解质浓度越大，金属产生的腐蚀电流电子转移速率越高，Si 面的氧化反应效率越高. 当Na 2SO 4浓度为0 mol/L 时，由于没有电解质溶液，Si 面和Al 对磨球之间没有化学反应，使得Si 面和Al 对磨球直接摩擦，对Si 面形成机械磨损. 当Na 2SO 4浓度为1.00 mol/L 时，化学作用和机械作用趋于平衡，可以获得高的材料去除能力和好的表面质量. 但是过高的Na 2SO 4溶液浓度使Al 表面生成过多的Al 2O 3，化学作用明显大于机械作用，氧化层不能及时去除，影响了Al 和SiC 表面的接触状态，降低了两者间的电子转移效率，导致抛光材料去除能力下降.2.2.2 pH 值的影响pH 值对Si 面的磨损效果的影响如图7所示. 由图7可知，磨痕横截面积在酸性环境下最大，中性环（a ）腐蚀前Si2 p 谱图 （b ）腐蚀后Si2 p 谱图（c ）腐蚀前O1 s 谱图 （d ）腐蚀后O1 s 谱图（e ）腐蚀前C1 s 谱图 （f ）腐蚀后C1 s 谱图 （g ）腐蚀后A12p s 谱图图5 Al 在Na 2SO 4溶液中对Si 面腐蚀前、后的XPS 的Si 、O 、C 、Al 元素谱图Fig.5 Elemental spectra of Si ， O ， C and Al obtained through the XPS before and after corrosion of Si face by Al in Na 2SO 4 solution128第 4 期胡达等：基于金属电化学腐蚀的单晶SiC 表面腐蚀和磨损性能研究境居中，碱性环境最小，在pH=3的强酸性环境中能获得高的磨损，为11.97 µm 2. 溶液pH 值为3时，磨痕轨迹宽度约为250 µm ，磨痕相对集中，呈V 形结构，磨痕表面比较粗糙. 当溶液pH 值为5时，对磨球运动轨迹宽度为300 µm ，磨痕分布不均匀，在磨痕中间区域磨损量很低，横截面积为8.24 µm 2，比pH=3时降低了31.17%. 当溶液pH 值提高到7时，对磨球运动轨迹宽度为250 µm ，磨痕横截面积为8.72 µm 2，比pH=3时降低了27.16%. 将pH 值进一步提高到9时，对磨球运动轨迹宽度约200 µm ，磨痕中间还存在大量的未磨损区域，磨痕横截面积为5.79 µm 2，比pH=3时降低了51.63%. 上述实验结果表明，Si 面磨损量在酸性环境中较大，说明金属电化学腐蚀单晶SiC 的Si 面在酸性环境中的反应效率更高.上述摩擦磨损实验结果表明，金属电化学腐蚀对Si 面的材料去除能力在酸性环境下最大，中性环境居中，碱性环境最小，表明金属电化学腐蚀在酸性环境中对单晶SiC 的Si 面化学作用强，可以产生更多的SiO 2氧化层，以提高材料去除能力.3 金属电化学腐蚀材料去除机制单晶SiC 金属电化学腐蚀抛光材料去除机制如图8所示，在抛光压力P 的作用下SiC 的Si 面和Al 抛光盘在Na 2SO 4溶液中接触，在直接接触的区域发生金属电化学腐蚀［图8（a ）］，作为阴极的Al 在电解质中发生金属电偶腐蚀，在Al 表面形成钝化层，其反应过程如下［22-24］：Al(s)+3OH -→Al(OH)3，ads +3e-（1）生成的Al （OH ）3，ads 在溶液中不稳定，会转化成Al 2O 3•H 2O ［23］，这与图5的XPS 检测结果一致，Al 板表面的Al 2O 3氧化层会有部分残留在SiC 表面.2Al(OH)3，ads =Al 2O 3·3H 2O（2）单晶SiC 作为阳极（一般电化学中常用石墨C 作为阳极，其标准电极电位为+3.700 V ，本实验中SiC代替石墨作为阳极）发生氧化反应. 在阴极Al 和阳极SiC 的接触过程中，形成的腐蚀电流传导至SiC 表面形成聚集的空穴（h +），h +比所有的化学氧化物都具有更强的氧化性［25］，促使SiC 表面发生阳极氧化反应生成SiO 2，该过程的反应如下［26-28］：SiC +4H 2O +8h +→SiO 2+8H ++CO 2（3）2H 2O +2e -→H 2+2OH -（4）Al 2O 3+H 2O →2AlOOH（5）2AlOOH +2SiO 2→Al 2Si 2O 5·H 2O（6）（a ）磨损表面形貌（b ）磨痕横截面积图6 Na 2SO 4浓度对Si 面的磨损效果的影响Fig.6 Effect of Na 2SO 4concentration on the wear of Si face（a ）磨损表面形貌（b ）磨痕横截面积图7 pH 值对Si 面的磨损效果的影响Fig.7 Effect of pH on the wear of Si face129湖南大学学报（自然科学版）2024 年在单晶SiC Si 面的金属电化学腐蚀过程中，涉及溶液中的电子和离子转移. 在去离子水溶液中，由于缺乏可移动的离子，因此SiC 表面的化学反应很弱. 在Na 2SO 4中，由于溶液中存在更多的离子移动，在SiC 表面更容易产生腐蚀电流，从而使SiC 表面发生更强的腐蚀，且酸性的电解质溶液对Si 面的腐蚀更强. 抛光过程中Si 面的微凸峰首先和Al 接触产生硬度低、结合力小的SiO 2氧化层，然后在Al 盘的机械力作用下对SiO 2氧化层发生材料去除，然后暴露出新的SiC 表面［图8（b ）］继续发生氧化和材料去除，在这样的循环过程中实现SiC 表面的高效材料去除.4 结 论本文提出了一种基于金属电化学腐蚀的单晶SiC 化学机械抛光方法，研究了不同金属对Si 面的接触腐蚀性能、摩擦磨损性能，讨论了单晶SiC 金属电化学腐蚀的材料去除机制，得到了以下结论：1）对比金属Al 、Cu 和Fe 对单晶SiC 的Si 面的腐蚀效果，仅有Al 对Si 面有明显的金属电化学腐蚀效果，出现了明显的腐蚀层，EDS 和XPS 分析证明该腐蚀层为SiO 2.2）Na 2SO 4电解质溶液浓度和pH 值对单晶SiC 的Si 面磨损性能影响较大. 当Na 2SO 4浓度为1.00 mol/L 时，能获得最高材料去除能力，对Si 面的磨损量达到7.19 µm 2（比0 mol/L 时提高了137.3%）. Na 2SO 4溶液在强酸性环境中对单晶SiC 的Si 面材料去除能力更大，pH=3时磨损量达到了11.97 µm 2.3）Al 盘在Na 2SO 4溶液中发生电偶腐蚀，产生的腐蚀电流促使SiC 的表面发生阳极氧化反应产生SiO 2氧化层，Al 盘对氧化层发生材料去除暴露出新的SiC 表面继续发生氧化和材料去除.参考文献［1］YIN X C ，LI S J ，CHAI P ．Investigation of SiC single crystalpolishing by combination of anodic oxidation and mechanical polishing ［J ］．International Journal of Electrochemical Science ，2020， 15（5）： 4388-4405．［2］SETERA B ，CHRISTOU A ．Challenges of overcoming defects inwide bandgap semiconductor power electronics ［J ］．Electronics ，2021，11（1）：10．［3］ANDERSON C P ， BOURASSA A ， MIAO K C ， et al.Electrical and optical control of single spins integrated in scalable semiconductor devices ［J ］. Science ， 2019，366（6470）：1225-1230.［4］RACKA-SZMIDT K ， STONIO B ， ŻELAZKO J ， et al. A review ：inductively coupled plasma reactive ion etching of silicon carbide ［J ］. Materials ， 2022，15（1）：123.［5］IANNACCONE G ， SBRANA C ， MORELLI I ， et al. Powerelectronics based on wide-bandgap semiconductors ： opportunitiesand challenges ［J ］. 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氮化处理对金属材料腐蚀行为的改善研究
氮化处理对金属材料腐蚀行为的改善研究氮化处理是一种常用的表面改性技术，可以在金属材料表面形成一层氮化物膜。
这种处理方法可以显著改善金属材料的腐蚀行为，并提高其耐腐蚀性能。
首先，氮化处理可以显著提高金属材料的表面硬度。
氮化物膜具有相对较高的硬度，可以形成一层保护膜，防止金属表面与外界环境发生直接接触，从而减缓了金属材料的腐蚀速率。
此外，氮化物膜还具有较好的抗磨损性能，可以降低金属材料在摩擦和磨损过程中的腐蚀。
其次，氮化处理还可以改善金属材料的耐化学腐蚀性能。
氮化物膜在一定程度上可以阻挡腐蚀介质的侵害，减少了腐蚀介质对金属材料的侵蚀。
例如，钼氮化物膜可以有效防止碱性溶液的侵蚀，铝氮化物膜可以耐受酸性溶液的腐蚀。
而且，氮化物膜还具有一定的自修复能力，当膜层破损时，能够通过表面积聚和再氮化等方式进行修复，进一步提高金属材料的耐蚀性能。
此外，氮化处理还可以提高金属材料的耐高温氧化性能。
氮化物膜具有较高的热稳定性，能够在高温下保持相对较好的结构稳定性。
这种膜层不仅可以抑制金属材料的氧化反应，还可以防止氧气渗透到金属内部，减少了金属材料在高温环境下的氧化程度，延长了金属材料的使用寿命。
总的来说，氮化处理是一种有效的金属材料表面改性技术，能够显著改善金属材料的腐蚀行为。
通过形成一层氮化物膜，可以提高金属材料的表面硬度、耐化学腐蚀性能和耐高温氧化性能。
随着氮化处理技术的不断发展，更多的金属材料将可以获得更好的腐蚀抗性能，推动金属材料在各种工业领域的应用。
除了以上提到的改善金属材料腐蚀行为的方面，氮化处理还有一些其他的诸多优势。
首先，氮化处理可以提高金属材料的机械性能。
氮化物膜可以使金属材料的硬度大幅度增加，同时还能提高金属材料的抗疲劳性能、耐磨损性能和抗高温软化性能。
这些改善可以使金属材料在恶劣的工作条件下保持较好的性能稳定性和寿命。
其次，氮化处理可以改善金属材料的润滑行为。
氮化物膜的表面具有较好的自润滑性，可以降低金属材料与其他材料之间的摩擦系数，减少了摩擦磨损。
氧化处理对金属钢材表面耐磨性能的影响研究
氧化处理对金属钢材表面耐磨性能的影响研究氧化处理是一种常用的金属表面处理方法，通过在金属表面形成一层氧化膜，可以提高金属材料的耐磨性能。
本文将从氧化处理的原理、氧化处理对金属钢材表面耐磨性能的影响等方面进行研究。
氧化处理的原理是通过一定的氧化剂或氧化气体在金属表面生成氧化物层。
氧化剂可加热到一定温度形成的热氧化，也可通过化学反应将氧化剂转化为氧化气体，进行气相氧化。
氧化剂和氧化气体与金属表面发生反应，生成一层平滑、致密的氧化膜。
氧化处理有助于提高金属钢材的表面硬度和耐磨性能。
一方面，氧化膜层具有较高的硬度，可以在一定程度上防止金属表面的磨损和划伤。
另一方面，氧化膜层的致密性和平滑性能也能减少金属表面与外界的摩擦，降低磨损程度。
在氧化处理的过程中，处理温度、处理时间和氧化剂浓度等参数都会对氧化膜层的性能产生影响。
通常情况下，温度越高、时间越长、浓度越高，生成的氧化膜层就越厚，也就越有利于提高金属材料的耐磨性能。
但若氧化处理过程中温度过高或时间过长，则会导致膜层过厚，甚至出现氧化剥落现象，从而影响到金属材料的使用寿命。
研究表明，氧化处理能够显著提高金属钢材的耐磨性能。
以铁材料为例，在常规碱性溶液中进行氧化处理后，表面的氧化膜层能够有效提高材料的抗磨性能，减少摩擦系数，降低磨损速率。
此外，氧化处理还能改善金属表面的润滑性能，减少金属与金属之间的摩擦产生的热量和磨粒，从而进一步提高材料的耐磨性。
当然，氧化处理对金属钢材表面耐磨性能的影响还与材料的种类和使用环境等因素有关。
不同类型的金属材料对氧化剂和氧化气体的反应性不同，因此在氧化处理时需要选择适合的氧化剂和处理条件。
同时，金属材料在不同的环境中受到的摩擦和磨损也有所不同，因此还需要根据具体应用场景进行改进和优化。
综上所述，氧化处理能够有效提高金属钢材表面的耐磨性能。
通过在金属表面形成一层氧化膜层，可以增加材料的硬度和抗磨性能，减少摩擦系数，降低磨损速率。
金属材料的磨损失效和防护措施
金属材料的磨损失效和防护措施摘要:金属材料在工业产品中难免出现磨损失效。
但是研究磨损的机理，有效的利用抗磨材料和抗磨技术，建立科学合理的生产管理制度，努力降低磨损损耗，提高金属材料的使用寿命，减少企业不必要的损失，是我们研究的重点所在。
本文以金属材料的磨损为研究对象,并运用相关原理进行分析,最终提出合适的防护措施。
关键词:金属材料磨损失效防护措施工业生产过程中，材料科学的地位无疑是举足轻重，金属材料的磨损失效现象往往会引起从业者的格外关注。
由于金属材料的磨损大大降低了金属的使用可靠性,同时减少了金属材料的使用寿命。
因此，如何通过分析金属材料的磨损形式及磨损机理,解决金属材料的磨损失效是金属工业中的重中之重,是工业发展不可缺少的组成部分。
1 金属材料磨损失效的危害在金属材料的使用过程中,两个互相接触的金属材料表面之间由于相互接触摩擦和相互运动会引起材料表面的损耗,摩擦损耗往往会对金属材料的尺寸、外形、结构及性能造成不同程度的影响。
在工业机械设备的运转过程中，由于工作环境差，工作强度高，工作时间长，维护不及时等原因，机械设备在实际工作中经常处在较大负载、冲击、振动的工况下，部分设备基本上日夜连续进行高强度运行，使得机械设备容易产生疲劳磨损，加剧了关键部件的老化磨损速度。
再加上煤矿中可能含有矸石等硬的成分，更加重了设备的磨损。
这种磨损积累到一定程度，就会影响到设备各零部件的机械性能，甚至会发生意外事故，危及职工的人身安全，影响企业的经济效益和企业形象。
因此有效的减少磨损，降低机械的损耗，对保证企业的经济效益有一定的作用。
2 金属材料磨损失效的基本形式金属材料的磨损失效在工业建设中是不可忽略的问题,也是亟待解决的问题。
而在工业建设中,要想及时有效地解决这种金属失效问题,清楚掌握造成这种金属磨损失效的形式及机理显得尤为重要。
在现代的工业建设中,金属的磨损失效主要有以下几种形式:2.1磨粒磨损失效磨粒磨损失效是由于金属的磨粒磨损造成的金属材料相应性能的损失,是材料磨损失效的普遍形式。
金属材料的腐蚀与防腐技术研究
金属材料的腐蚀与防腐技术研究摘要：随着金属材料的广泛应用，腐蚀问题也越来越受到人们的关注，成为金属材料在实际应用中的一个重要课题。
因此从金属材料的概况入手，探讨金属材料的腐蚀机理，并结合当前常用的金属材料防腐蚀技术，进行详细的分析和论述。
关键词：金属材质；腐蚀；防腐蚀措施引言金属及其合金是当今世界上最常用的一种材料，被广泛应用在人们的日常生活中，但其腐蚀问题也越来越突出。
金属的腐蚀无处不在，每年由金属腐蚀引起的经济损失比自然灾害造成的损失大得多，金属的腐蚀所带来的人力和物力损失也是巨大的。
目前为止，我们仍不能有效防止金属腐蚀，但是，通过加强对金属的保护，可以延缓其腐蚀速度，进而有效避免在使用中造成的损耗。
1.金属腐蚀的概念和种类在化学加工中，金属与周围的某些物质或组分发生化学反应，使金属表面的基体受到损伤，这就是所谓的金属腐蚀。
化学生产中，由于金属元素具有高度的自由度，金属元素会与特定的介质发生反应，从而导致腐蚀。
通常，由物理因素引起的金属腐蚀可能性很小，而机械使用不当或机器自身所引起的腐蚀也不属于这种情况。
金属的腐蚀主要是在化学作用下产生的，此外，还存在着电化学反应。
化学作用下的金属腐蚀，一般是指在环境中，当金属与某些元素接触时，会产生一种类似于金属和石油的氧化还原反应。
电化学腐蚀是指在使用中，金属与电解液接触产生了析氢腐蚀，如碳钢在水中产生铁锈。
2.金属的腐蚀机理2.1常见的腐蚀形式及成因金属腐蚀是指金属与外界环境产生的化学反应，在金属与金属发生化学反应时，会对金属造成损坏，主要方式有：电化学和化学腐蚀。
电化学腐蚀是目前常用的金属腐蚀方法之一，其诱发因素是在自然环境中与电解质溶液发生接触，在自然环境中形成原电池。
由于氧的电极电势永远比金属电极高，因此，金属一般会因失去电子而使金属表面上对应的组分氧化，损耗对应的金属电极。
根据金属本体所处的环境，将其分为两类：析氢法和吸氧法。
当金属在酸溶液中时，会发生析氢腐蚀反应，产生氢气。
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金属材料腐蚀磨损的研究进展 ☞英国剑桥大学与美国加州大学等,结 合燃煤锅炉中出现的高温燃气流对管道用 材的冲蚀腐蚀问题,开展了高温冲蚀系统研 究。 ☞加拿大Postethwaite开展了化工管道 内双相或多相流介质对金属材料的冲蚀腐 蚀系统研究。 ☞英国曼彻斯特大学的Stack系统研究 了腐蚀磨损机制图。
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金属材料腐蚀磨损的研究进展
切削模型较好地解释了塑性材料在多角形刚性颗 粒，低冲击角的条件下进行冲蚀的规律。但对高冲击 角或脆性材料的冲蚀偏差较大。
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金属材料腐蚀磨损的研究进展 2、变形磨损理论模型(deformation and cutting mode)
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金属材料腐蚀磨损的研究进展 5、脱层理论模型(Delimination mode)
Suh建议金属滑动磨损中的微裂纹形核过程可以发 生在冲蚀过程中。颗粒冲击靶材时亚表面的应力分布 及空穴成核的影响,并指出空穴成核区出现在表面下 某一深度, 空穴成核容易出现在冲击角为15～20° （即最大冲蚀磨损量的冲击角）,冲击速度越大,则空 穴成核区越深，亚表面夹杂物和硬的二相粒子的数量 和间距会影响冲蚀速度。
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金属材料腐蚀磨损的研究进展
五、腐蚀磨损速率的影响因素
在腐蚀磨损系统中,金属材料的腐蚀主要产生 于电化学因素的作用,而其磨损则主要源于力学因 素的作用(表面剪切)。影响腐蚀磨损量的因素很 复杂，国内外很多学者对其进行了大量研究，大 致可分为以下四类：
据2005年《中国腐蚀调查报告》的不完全统计 :我国年腐 蚀损失达5000亿元。世界主要发达国家的调查显示腐蚀损失约 占本国GNP的2%～5%。
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金属材料腐蚀磨损的研究进展 腐蚀磨损的研究逐渐成为摩擦磨损学中 的一个研究热点，但由于腐蚀磨损是一门新 兴的交叉学科，起步较晚，且影响因素复 杂，与磨损材料本身的性能、环境因素、力 学因素等密切相关；涉及到腐蚀学、摩擦磨 损学、流体力学、电化学、金属学、表面分 析与检测技术等学科的知识，因而也是摩擦 磨损学中的一个研究难点，其中腐蚀磨损机 理又是腐蚀磨损研究领域中的一个极其复杂 而又十分重要的问题。
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腐蚀与磨损的交互作用主要表现在: a.腐蚀形成的表面膜或腐蚀产物容易被磨损; b.腐蚀导致材料的表层组织结构遭受破坏 ,致使材 料的机械强度降低而加剧磨损; c. 磨损产生的挤出唇等凸出部位因电位升高而容易 发生电化学腐蚀; d. 磨损使腐蚀产物得以去除 ,而磨损形成的新鲜表 面更容易被腐蚀(加速了腐蚀)。
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1、 环境因素(液体介质)：腐蚀性（pH值）、粘度、 密度、压力、温度等
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2、粒子(磨料)特性：形状、粒度分布、硬度、冲击 角、流量(浓度)、强度及易碎性等
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四、腐蚀磨损的交互作用
Zelder1949年首次提出,材料腐蚀与磨损之间存在 交互作用，即腐蚀可以加速磨损，而磨损也可以加速 腐蚀，从而加速材料的破坏。腐蚀磨损引起的材料流 失总量不是纯腐蚀率与纯磨损率代数和，通常情况 下，腐蚀与磨损的交互作用会明显加速材料的流失, 总流失率是纯腐蚀率与纯磨损率代数和的几倍甚至几 十倍 。
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二、国内外研究概况
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1 国外
☞1946年Ｗahl和Ｈartstein发表了第 一篇系统论述腐蚀磨损的文章. ☞美国加州大学的Iain Finnie于20世 纪50年代最早提出了冲蚀磨损的切削模型。 ☞1977年到1983年间对冲蚀磨损机理和 理论模型的研究非常活跃，初步形成了其 机理和理论模型的体系.
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2 国内
20世纪80年代后期开始，结合实际工程项 目,国内很多高等院校与研究所兴起了金属腐蚀 磨损的研究。
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金属材料腐蚀磨损的研究进展 典型的有: √ 中科院沈阳金属研究所 √ 沈阳铸造研究所 √ 北京化工大学 √ 西安交通大学 √大连理工大学、大连酸泵厂 √ 华中科技大学 √ 河南科技大学 √ 昆明理工大学 √ 沈阳工业大学 √ 合肥工业大学等等
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一、工程背景及研究意义
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金属材料腐蚀磨损的研究进展 腐蚀、磨损和疲劳断裂是材料在使用过 程中导致功能失效的最主要的三种原因，在 实际环境中，它们往往同时参与材料的破坏 过程。腐蚀环境中摩擦表面出现的材料流失 现象称为腐蚀磨损（corrosive wear， erosion，erosion-corrosion），对腐蚀磨 损的认识和研究比腐蚀和摩擦磨损要晚得多。
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3、疲劳模型（fatigue mode）
Mamoun于1975年提出。以临界应变作为冲蚀磨损 的评判标准:只有当形变达到临界值εc时 ,才会发生 材料流失。他把εc看作材料的一种性质 ,并作为材料 塑性的衡量指标 ,为材料的微观结构所决定。 疲劳模型在解释球状粒子正向冲击方面较为成功.
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金属材料腐蚀磨损的研究进展
3 国内外腐蚀磨损研究的焦点：
☛ ☛ ☛ ☛ 腐蚀磨损机理 腐蚀磨损的交互作用 影响腐蚀磨损速率的因素 控制腐蚀磨损速率 延长设备构件使用寿命的方法
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Bitter于1963年提出的，是对I.Finnie切削模型 的延伸和修正。引入临界冲蚀速度和能量分散的概 念，把冲蚀磨损分为变形磨损和切削磨损两部分。
变形磨损理论模型较好地解释了颗粒以不同冲 击角冲击靶材后其两种变形历程及能量变化规律。
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1、合理选材 、合理
设计原则:
耐腐蚀性材料(钝化膜、热力学稳定性)
耐蚀性
电化学保护(阳极保护、阴极保护)
表面保护覆盖层
缓蚀剂
二者兼顾
高强度基体
耐磨性
第二相强化和细晶强化 形变强化 表面处理
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六、控制腐蚀磨损速率 延长设备构件使用寿命的方法
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主要从三个方面采取措施，即: ☞ 选用耐腐蚀磨损的材料； ☞ 通过表面处理工艺提高抗腐蚀磨损性能; ☞ 改进零件结构设计，使其有利于减少腐蚀磨损。
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金属材料腐蚀磨损的研究进展 腐蚀磨损的工业背景极为普遍:如在石油 化工、煤的加工、输送和燃烧、能源交通、农机、 建材、矿山、冶金以及水利电力等行业的机械 设备中,腐蚀磨损造成的经济损失是非常惊人 的, 腐蚀磨损造成的损失占总腐蚀量的9％， 总磨损量的5％。
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金属材料腐蚀磨损的研究进展 腐蚀磨损引起的材料流失总速率为 腐蚀磨损引起的材料流失总速率 : Vt = V c + V e + V s
Vt——材料流失总速率 Vc ——单纯腐蚀引起的材料流失速率 Ve ——单纯磨损引起的材料流失速率 Vs ——腐蚀与磨损之间的交互作用引起的 材料流失速率
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2、表面处理
表面处理是在通用材料的基础上用工艺手段提 高材料耐磨性或抗腐蚀性能,从而达到显著改善材料 的抗腐蚀磨损性能的目的，把高性能与经济性较好 地结合起来,因此利用表面处理提高材料腐蚀磨损性 能的方法越来越受到人们的重视与关注。 常用的表面处理方法有:
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3、流动参数：靶材与粒子间的相对速度、界面层特 性、雷诺数等