WEB-ресурс научно-практических конференций

К.х.н. Маклецов В.Г.

Удмуртский государственный университет, г. Ижевск, Россия

Коррозионно-электрохимическое поведение наноструктурных материалов на основе железа

Нанотехнология - перспективное направление развития народного хозяйства. Наноразмеры это размеры порядка 10 ^-9 м . Частицы таких размеров содержат десятки и сотни атомов.

Железо элемент № 26 таблицы Менделеева. В свободном виде находится в двух аллотропных кристаллических модификациях: ОЦК структуры ? - Fe устойчивой при низких температурах (феррит) и ГЦК структуры устойчивой при высокой температуре (аустенит) ? - Fe . В разных модификациях железа неодинаково растворяются легирующие компоненты с образованием твердых растворов внедрения. Нерастворенный компонент выходит на межзеренное пространство в виде сегрегаций в дальнейшем он может образовывать самостоятельную фазу. В зависимости от температуры может происходить обмен компонентами в сплаве сопровождающими сегрегационными и кристаллиза ц ионными процессами по границам зерен в сплаве. Исследованы следующие разделы .

1. Влияние разупорядочения поверхности и содержания легирующего компонента на коррозионное поведение на примере сплавов железо- кремний.

2. Влияние локальной зернограничной и поверхностной концентрации элементов на коррозионное поведение сталей шх1 5 и безуглеродистых мартенситностареющих сталей.

3. Сегрегационные процессы и коррозионное поведение аморфных сплавов и файнметов .

4. Коррозионное поведение нанокристаллических порошков на основе железа и сплавов с p ² элементами.

5. Влияние наноокисления на коррозионное поведение аморфных сплавов Fe -С r - B .

Целью данной работы является выявления влияния наноизменений на поверхности железа и его сплавов на коррозионно-электрохимическое поведение в кислых средах. Равновесные сплавы на основе железа довольно широко применяются в промышленности. В последнее время возник интерес к неравновесным структурам на основе железа, которые обладают ценными физико-химическими свойствами. Одним из таких структур являются наноматериалы . Это и нанокристаллические материалы, аморфные сплавы и файнметы . Особую роль при этом играют нанопроцессы , которые происходят на поверхности и сопровождаются изменением концентрации элементов и образованием различных химических соединений. Коррозионное поведение материалов определяется как составом среды, кислотностью, ОВ потенциалом, так и составом самого коррозивного материала, особенно поверхностной концентрацией элементов. Коррозионное поведение определяется как изменение электрохимических параметров катодной и анодной стадии процесса. Кислые среды наиболее благоприятны для изучения коррозионного процесса, так как продукты коррозии хорошо растворимы и не затрудняют исследование процессов с участием наноструктур .

К наноизменениям структуры приводит механическое воздействие на поверхность так называемый наклеп. На поверхности образуется разупорядоченная фаза близкая к аморфной. Толщина этой фазы определяется механическими свойствами сплава и его составом. В качестве материала было использовано железо и железокремниевые сплавы. К наноизменениям можно отнести сегрегационные процессы, протекающие на границах зерен в сталях до 10 нМ . В качестве примеров возьмем сталь ШХ15 в зоне вязкохрупкого перехода и мартенситностареющие стали в зоне замедленного разрушения. В обоих случаях значительные зернограничные изменения приводят к ухудшению механических свойств. К наноизменениям можно отнести процессы протекающие на поверхности файнметов и при аморфизации , протекающей при механоактивации железа и его сплавов с элементами р ² . Процессы наноокисления аморфной поверхности, которые сопровождают любой процесс металлообработки, можно относятся к данным изменениям.

Анализ литературных источников свидетельствует, что большинству общепринятых формально-кинетических моделей электрохимического растворения металлов, включающих как одну лимитирующую стадию, так и несколько параллельных лимитирующих стадий, присущ ряд недостатков, ограничивающих их использование для наносистем . Это в значительной степени обусловлено неполным учетом структурной и концентрационной неоднородности поверхности металла, а также особенностей ее взаимодействия с компонентами электролита.

Современное состояние проблемы взаимосвязи коррозионно-электрохимического компонентов металла с их воздействием на коррозионно-электрохимический процесс позволяет учитывать ряд весьма существенных факторов, таких, как строение поверхности наноматериала и его концентрационный и фазовый состав. Все это позволяет построить во многих случаях достаточно полную и адекватную теоретическую модель коррозионно-электрохимического процесса наносистем .

Предложена физическая модель анодного поведения наносистем на основе железа в кислых средах, основанная на феноменологических представлениях о процессах, протекающих на поверхности металла, позволяющая предсказать поведение таких систем на основе структурного и фазового состава.