·1348· 工程科学学报，第37卷，第10期 式中，△V为交互作用损失重，V为总磨损量，V。为磨损 s ▣纯水 ☑氧化钠溶液 过程中的纯腐蚀量，V为纯水中磨损量.交互作用损 30 失重包括磨损加速腐蚀量和腐蚀加速磨损量： △V=Vc+Vcw 20 式中，Vc为磨损加速腐蚀的量，Vc为腐蚀加速磨损的 15 量.纯腐蚀量和磨损过程中的腐蚀量可通过腐蚀电流 10 密度in计算： Ve=3.73×1044: 20 50 0 p 载荷N 式中，A为合金的摩尔质量，n为原子价，p为合金密 图7两种介质中不同载荷条件下磨损量 度，S为磨痕面积，为磨损时间.经过计算可以得到 Fig.7 Wear volume under different loads in the two mediums 各分量的值（见表3）.可以看出，NC30Fe合金在氯化 4300 图8磨痕清洗后的表面形貌.(a)F。=80N,D=100μm,氯化钠溶液中：(b)F。=80N,D=100m,纯水中 Fig.8 Micrographs of NC30Fe wom scars after cleaning:(a)F=80N,D=100 um,in the sodium chloride solution:(b)F =80N,D=100 μm,in pure water 钠溶液中的交互作用表现为正交互作用，载荷增加交 纹，且划伤试样表面吸附了更多的Cˉ.图3中极化曲 互作用量增大.由于微动的机械作用，磨损对腐蚀加 线和表2中极化结果表明，微动进行时，腐蚀加速，曲 速量远小于腐蚀对磨损的加速量，说明微动腐蚀过程 线钝化区间消失，说明微动磨损时钝化膜破裂，磨痕表 中机械作用对NC30Fe合金的损伤更大. 面位错密度和表面缺陷增加，露出的表面活性原子不 表3NC30Fe合金在磨损腐蚀中各分量的计算值 断溶解，磨损加速腐蚀。交互作用中的磨损加速腐蚀 Table 3 Calculated values of components for NC30Fe in the wear corro- 分量(V.)随载荷增加而增加（见表3）. sion 104m3 吸附理论认为@，C1ˉ在金属表面的吸附能力大 法向载荷N Vc Vw Vwc Vcw 于氧在表面的吸附能力，因此C1ˉ能优先于表面的活 20 5.57 0.0031 5.22 0.0022 0.3447 性原子发生反应.又由于C1ˉ半径小，穿透能力强，更 % 30.55 0.006415.96 0.041014.5426 容易从膜有缺陷的地方（位错区和晶界区杂质）渗 80 38.22 0.0075 19.06 0.046719.1058 入，与表面的活性原子发生如下反应： Me (02-,2H)+xCl--MeCl,+mH2O. 如2.3节所述，NC30Fe合金在微动腐蚀的过程中 在磨损后的缺陷位置生成可溶性盐，形成的腐蚀 会产生大量的腐蚀产物，其表面可以分为两层结构：基 产物致密度及强度低，在摩擦力作用下使得表面材料 体表面钝化膜和覆盖在钝化膜之上的磨屑和腐蚀产物 更容易从基体上剥落，腐蚀加速磨损.交互作用中的 组成的混合膜层，而基体表面的钝化膜破坏是影响磨 腐蚀加速磨损分量(Vcw)也随载荷增大而增大，且Vcw 损和腐蚀相互加速的主要因素. 远大于Vwc(见表3)，说明腐蚀加速磨损在NC30Fe合 镍基合金的腐蚀行为研究表明，在pH值大于 金微动腐蚀的交互作用中起主导作用 4的氯化钠溶液中690合金极易钝化而形成保护膜， 在整个微动腐蚀过程中，磨损一方面产生的摩擦 防止腐蚀的进一步进行.对表面进行划伤实验西，其 热使表面活性原子发生氧化反应，生成新的钝化膜：另 结果表明，划痕两侧均有较大的塑形变形，底部出现裂 一方面磨损又使钝化膜迅速被破坏，加速腐蚀，露出的工程科学学报，第 37 卷，第 10 期 图 7 两种介质中不同载荷条件下磨损量 Fig． 7 Wear volume under different loads in the two mediums 式中，ΔV 为交互作用损失重，V 为总磨损量，VC为磨损 过程中的纯腐蚀量，VW为纯水中磨损量． 交互作用损 失重包括磨损加速腐蚀量和腐蚀加速磨损量: ΔV = VWC + VCW ． 式中，VWC为磨损加速腐蚀的量，VCW为腐蚀加速磨损的 量． 纯腐蚀量和磨损过程中的腐蚀量可通过腐蚀电流 密度 icorr计算［14］: VC = 3. 73 × 10 － 4ASt nρ icorr ． 式中，A 为合金的摩尔质量，n 为原子价，ρ 为合金密 度，S 为磨痕面积，t 为磨损时间． 经过计算可以得到 各分量的值( 见表 3) ． 可以看出，NC30Fe 合金在氯化 图 8 磨痕清洗后的表面形貌． ( a) Fn = 80 N，D = 100 μm，氯化钠溶液中; ( b) Fn = 80 N，D = 100 μm，纯水中 Fig． 8 Micrographs of NC30Fe worn scars after cleaning: ( a) Fn = 80 N，D = 100 μm，in the sodium chloride solution; ( b) Fn = 80 N，D = 100 μm，in pure water 钠溶液中的交互作用表现为正交互作用，载荷增加交 互作用量增大． 由于微动的机械作用，磨损对腐蚀加 速量远小于腐蚀对磨损的加速量，说明微动腐蚀过程 中机械作用对 NC30Fe 合金的损伤更大． 表 3 NC30Fe 合金在磨损腐蚀中各分量的计算值 Table 3 Calculated values of components for NC30Fe in the wear corro￾sion 106 μm3 法向载荷/N V VC VW VWC VCW 20 5. 57 0. 0031 5. 22 0. 0022 0. 3447 50 30. 55 0. 0064 15. 96 0. 0410 14. 5426 80 38. 22 0. 0075 19. 06 0. 0467 19. 1058 如 2. 3 节所述，NC30Fe 合金在微动腐蚀的过程中 会产生大量的腐蚀产物，其表面可以分为两层结构: 基 体表面钝化膜和覆盖在钝化膜之上的磨屑和腐蚀产物 组成的混合膜层，而基体表面的钝化膜破坏是影响磨 损和腐蚀相互加速的主要因素． 镍基合金的腐蚀行为研究表明［14］，在 pH 值大于 4 的氯化钠溶液中 690 合金极易钝化而形成保护膜， 防止腐蚀的进一步进行． 对表面进行划伤实验［15］，其 结果表明，划痕两侧均有较大的塑形变形，底部出现裂 纹，且划伤试样表面吸附了更多的 Cl － ． 图 3 中极化曲 线和表 2 中极化结果表明，微动进行时，腐蚀加速，曲 线钝化区间消失，说明微动磨损时钝化膜破裂，磨痕表 面位错密度和表面缺陷增加，露出的表面活性原子不 断溶解，磨损加速腐蚀． 交互作用中的磨损加速腐蚀 分量( VWC ) 随载荷增加而增加( 见表 3) ． 吸附理论认为［10］，Cl － 在金属表面的吸附能力大 于氧在表面的吸附能力，因此 Cl － 能优先于表面的活 性原子发生反应． 又由于 Cl － 半径小，穿透能力强，更 容易从膜有 缺 陷 的 地 方( 位 错 区 和 晶 界 区 杂 质) 渗 入［11］，与表面的活性原子发生如下反应［16］: Me( O2 － ，2H + ) m + χCl →－ MeClχ + mH2O． 在磨损后的缺陷位置生成可溶性盐，形成的腐蚀 产物致密度及强度低，在摩擦力作用下使得表面材料 更容易从基体上剥落，腐蚀加速磨损． 交互作用中的 腐蚀加速磨损分量( VCW ) 也随载荷增大而增大，且 VCW 远大于 VWC ( 见表 3) ，说明腐蚀加速磨损在 NC30Fe 合 金微动腐蚀的交互作用中起主导作用． 在整个微动腐蚀过程中，磨损一方面产生的摩擦 热使表面活性原子发生氧化反应，生成新的钝化膜; 另 一方面磨损又使钝化膜迅速被破坏，加速腐蚀，露出的 ·1348·