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碳钢由于具有优异的机械、强度以及耐腐蚀等性能,作为结构和构件材料在建筑、国防、交通运输、石油、化工以及海洋开发等领域被广泛应用。碳钢在各种机械加工过程中,无法避免地会在零件内部产生残余应力。在试样或机械零件表面产生的残余应力将会对材料的疲劳性能产生巨大的影响,历史上许多灾难性事故大多是由材料中的残余应力引起的。因此以碳钢材料的“力学-化学”交互作用为着眼点,探究残余应力对碳钢腐蚀敏感性的影响对生产有着非常重要的意义。本论文以存在表面残余应力(即宏观残余应力)的碳钢为研究材料,用X射线衍射法对弯折碳钢试样进行残余应力测试,将传统电化学测试方法和局部电化学测试-扫描电化学显微镜(SECM)相结合,来分别研究碳钢的腐蚀特性及残余应力对碳钢腐蚀特性的影响规律及作用机制。本论文的主要工作如下：1.碳钢的残余应力测试根据X射线衍射原理,用x射线衍射仪对弯折碳钢试样表面进行残余应力测试。选择弯折试样表面应力集中的7个点进行残余应力测试。2.碳钢的宏观腐蚀-电化学特性研究在不同浓度的中性NaCl和Na2SO4溶液中,对碳钢材料进行腐蚀电位-时间,Tafel极化曲线以及电化学阻抗测试,探讨腐蚀介质的组成、浓度以及试样在腐蚀介质中的浸泡时间等因素对材料腐蚀电位以及腐蚀速率等电化学特性的影响规律。3.局部电化学-SECM测试(1) SECM实验参数确定在含有氧化还原中介体Fe(CN)64-或I-的KCl溶液中,以Pt探针为工作电极选择合适的电位区间进行循环伏安测试,根据极限扩散电流区域所对应的电位区间来确定探针所施加的极化电位。氧气作为氧化还原中介体时,Pt探针施加电位的选择通过在KCl溶液中进行循环伏安测试获得。(2)中性氯化物溶液中残余压应力对碳钢腐蚀敏感性影响的研究在中性KCl溶液中,以弯折碳钢试样作为研究对象,使存在不同残余应力的区域相对照,通过SECM的“基体产生-探针接收”工作模式获得探针电流的三维图像。在微观水平上,研究点蚀发生与发展过程中的表面微区电化学活性,建立表面电化学不均匀性与残余应力诱发的材料微结构不均匀性之间的联系。通过改变实验测试方法(面扫描、线扫描)和测试条件(溶液浓度、基体施加极化和不施加极化)来相互验证残余应力与碳钢腐蚀敏感性的关系。(3)残余压应力对异相电子转移速率的影响以I-作为氧化还原中介体,用SECM的反馈模式进行逼近曲线测试,来研究基体的残余应力(不同的压应力)与异相电子转移速率之间的关系。(4)在中性介质中腐蚀产物浓度分布SECM探针在含有不同浓度Fe(CN)64.的0.1MKC1溶液中进行循环伏安测试,通过探头上的稳态扩散电流iT,∞来计算Fe2+的扩散系数。通过开路电位下碳钢在0.1MKCl溶液中的逼近曲线测试进而得出基体由于腐蚀溶解产生的Fe2+浓度分布。(5)氧气作为氧化还原中介体探测基体腐蚀除了以上提到的Fe(CN)64-或I-可以加入到溶液中作为氧化还原中介体,溶液中溶解的氧气也可以作为氧化还原中介体来探测碳钢基底的腐蚀情况。