Особливості структуроутворення та корозії квазікристалічного сплаву Al65Co20Cu15 в нейтральному та кислих середовищах

Анотація

В роботі досліджували структуру та корозійні властивості квазікристалічного сплаву Al₆₅Co₂₀Cu₁₅, закристалізованого зі швидкістю 5 К/с за звичайних умов. Структуру вивчали методами металографії, рентгеноструктурного аналізу, сканувальної електронної мікроскопії та рентгеноспектрального мікроаналізу. Корозійні властивості визначали гравіметричним та потенціодинамічним методами за кімнатної температури. Проведені дослідження підтвердили перитектичне утворення стабільної квазікристалічної декагональної D-фази, яка в структурі сплаву Al₆₅Co₂₀Cu₁₅ співіснує з кристалічними фазами Al₄(Co,Cu)₃ та Al₃(Cu,Co)₂. Згідно з результатами рентгеноспектрального мікроаналізу, стехіометричний склад D-фази відповідає Al₆₃Co₂₄Cu₁₃. Опір корозії сплаву Al₆₅Co₂₀Cu₁₅ суттєво збільшується з підвищенням pH розчинів з 1,0 (кислі середовища) до 7,0 (нейтральне середовище). Швидкість корозії сплаву Al₆₅Co₂₀Cu₁₅ у водних розчинах кислот (pH=1,0) збільшується в такому порядку: HNO₃®HCl®H₂SO₄®H₃PO₄. Маса зразків зменшується в розчинах кислот H₂SO₄ та H₃PO₄ і збільшується в розчинах HNO₃ та HCl, що пов’язане з різним співвідношенням швидкостей накопичення та розчинення продуктів корозії. Найбільшу корозійну тривкість сплав Al₆₅Co₂₀Cu₁₅ має в розчині NaCl (pH=7,0), в якому корозія сплаву проходить за електрохімічним механізмом з кисневою деполяризацією. Найкращий опір корозії в розчині натрій хлориду досягається за рахунок утворення пасивних хімічних сполук на поверхні сплаву, які блокують корозію. Вільний потенціал корозії сплаву Al₆₅Co₂₀Cu₁₅ становить –0,43 В, зона електрохімічної пасивності простягається від –1,0 В до –0,4 В, а густина струму корозії дорівнює 0,18 мА/см². Залежно від корозійного середовища, спостерігаються два типи поверхні зразків квазікристалічного сплаву Al₆₅Co₂₀Cu₁₅, які зазнали корозійного руйнування. Після перебування в розчинах кислот H₂SO₄ та H₃PO₄ спостерігається чиста поверхня зразків внаслідок її відносно рівномірного розчинення за виключенням більш дефектних ділянок, таких як границі кристалічної фази Al₃(Cu,Co)₂, що містить менше Со, які розчиняються дещо швидше. В розчинах HNO₃, HCl та NaCl на поверхні утворюється пористий шар, який візуально спостерігається як потемніння поверхні. Після перебування в розчині NaCl на поверхні сплаву Al₆₅Co₂₀Cu₁₅ також утворюються ділянки пітінгів внаслідок переважного розчинення компонентів в місцях розташування границь фази Al₃(Cu,Co)₂ та дефектів поверхні.