WC基硬质合金腐蚀行为研究进展:机理、表征与应用
罗娆1,2,3,龙坚战1,2,米振莉3,包宇衡1,2,汤梅芳1,2,崔焱茗1,2,成祥1,2(1.硬质合金全国重点实验室;2.株洲硬质合金集团有限公司;3.北京科技大学)
摘要:本综述介绍了硬质合金在腐蚀环境当中的失效行为以及相应机理,分析了其电化学腐蚀的本质以及在不同环境之下的腐蚀特性,总结了近些年来在腐蚀表征方法以及应用方面的研究进展情况。研究显示,WC基硬质合金出现腐蚀的情况,主要是因为WC硬质相和黏结相之间存在电化学电位差,这种电位差引发了微电偶腐蚀。极化曲线、电化学阻抗谱等电化学方法能够有效地表征腐蚀动力学行为。基于腐蚀机理研究,对硬质合金成分进行优化、对微观结构加以调控以及采用表面工程技术,能够显著地提升合金的耐腐蚀性能。在未来的研究当中,应该着重关注多场耦合环境下的腐蚀机制解析以及原位微区表征技术,从而为实现硬质合金在苛刻环境中的长寿命可靠服役提供相应的支持。
关键词:硬质合金;电化学腐蚀;反应机制;表征方法;耐蚀性设计
目录介绍
1 WC基硬质合金的腐蚀机理
1.1 腐蚀的电化学本质
1.2 不同环境中的腐蚀机制差异
1.2.1 酸性环境下的活化溶解
1.2.2 碱性环境下的钝化行为
1.2.3 中性环境中的局部腐蚀机制
1.3 多因素耦合腐蚀机制
1.3.1 应力腐蚀与裂纹扩展
1.3.2 温度对腐蚀动力学的影响
1.3.3 流体冲刷与腐蚀协同效应
1.3.4 微观结构对腐蚀行为的调控
2 表征方法
2.1 宏观性能评估方法
2.1.1 失重法与腐蚀速率计算
2.1.2 浸泡与盐雾实验模拟
2.1.3 力学性能退化评估
2.2 电化学测试方法
2.2.1 动电位极化曲线分析
2.2.2 电化学阻抗谱与等效电路
2.2.3 局部电化学技术应用
2.2.4 电化学噪声与早期腐蚀识别
2.3 微观形貌与成分分析
2.3.1 SEM/EDS形貌与元素分析
3 应用
3.1 切削工况下的腐蚀与防护
3.1.1 冷却剂对腐蚀的抑制机制
3.1.2 高温与特殊环境下的涂层设计
3.1.3 表面处理与黏结相优化
3.2 矿山环境中的腐蚀行为
3.3 耐磨部件的腐蚀与材料创新
4 结论
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