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研究生:簡天祐
研究生(外文):Chien,Tien-Yu
論文名稱:CrFeCoNiX合金之等效電路及臨界孔蝕溫度研究
論文名稱(外文):A study on the EIS and CPT of CrFeCoNiX alloys
指導教授:曹春暉
指導教授(外文):Chun-Huei Tsau
口試委員:雷健明林嘉洤
口試委員(外文):Lei , Chien-MingJia-Chuan Lin
口試日期:2020-06-29
學位類別:碩士
校院名稱:中國文化大學
系所名稱:化學工程與材料工程學系奈米材料碩士班
學門:工程學門
學類:化學工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2020
畢業學年度:108
語文別:中文
論文頁數:146
中文關鍵詞:高熵合金電化學阻抗頻譜法臨界孔蝕溫度腐蝕形貌
外文關鍵詞:high entropy alloyselectrochemical impedance spectroscopycritical pitting temperaturecorrosion morphology
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本研究根據以前的學長以及學姊的研究,以CrFeCoNi為基礎,添加不同元素對材料的腐蝕性質及孔蝕形貌進行研究,例如添加Nb [CrFeCoNiNbX,(X=0.2、0.4、0.6、1.0)],添加Ta[CrFeCoNiTaX,(X=0.1、0.3、0.5],添加V[CrFeCoNiVX,[X=0.2、0.5、1.0],以及CrFeCoNiNb0.15Mo0.15、CrFeCoNiNb0.3Mo0.3、CrFeCoNiNb0.5Mo0.5、CrFeCoNiNb0.25Mo0.75、CrFeCoNiNb0.75Mo0.25、CrFeCoNiMo。本研究利用恆電流/恆電位儀測進行電化學阻抗頻譜法(EIS)量測,分別在1M鹽酸、1M硫酸、1M硝酸以及1M氯化鈉除氧溶液中進行,量測後進行等效電路圖模擬,將Nyquist圖和試片阻抗值(Rp)以及學長姐量測極化曲線的數據進行相互比較。而臨界孔蝕溫度量測在1M氯化鈉溶液中進行,使用定電壓的方式對試片電流密度進行量測,之後再利用SEM對蝕孔形貌進行觀察。
電化學阻抗頻譜法(EIS)量測中發現到試片阻抗值(Rp)以CrFeCoNi的表現較好,推測可能因為添加而外的元素使材料結構以及Cr含量發生改變,使試片阻抗值(Rp)下降。而臨界孔蝕溫度可以看到CrFeCoNiNb0.15Mo0.15的抗孔蝕能力最佳,可以承受遠高於其它試片1300mV(SHE),1300mV(SHE)的電壓下臨界孔蝕溫度約68℃。

This thesis investigated the corrosion behaviors of CrFeCoNiX (X = Nb, Mo, Ta or V) high-entropy alloys. The electrochemical behaviors of CrFeCoNiX high-entropy alloys were tested, included the electrochemical impedance spectroscopy (EIS) method and the critical pitting temperatures (CPTs) of these alloys. The EIS were tested in an Autolab PGSTAT30 Potential / Galvanostat, and the four solutions were 1M H2SO4, HNO3, HCl and NaCl solutions, respectively. The equivalent circuits of EIS of these alloys in the solutions were analyzed by the software of Autolab PGSTAT30 Potential / Galvanostat. The CPTs of these alloys were done according to standard of ASTM-G150-99, and corrosion morphologies were observed by a scanning electron microscope.
Results indicated that the CrFeCoNi alloy had a best impedance (Rp) among these alloys, because it had a single-phased granular structure and higher Cr-content of 0.25 molar fraction. Additionally, the CrFeCoNiNb0.15Mo0.15 alloy had the best pitting resistance in 1M NaCl solution, and the CPT of CrFeCoNiNb0.15Mo0.15 alloy was 68℃ under the potential of 1300mV (SHE).

誌謝 I
Abstract III
目錄 IV
圖目錄 VII
表目錄 XI
第一章 前言 1
第二章 文獻回顧 3
2-1高熵合金 3
2-1.1高熵合金之發展 3
2-1.2高熵合金的定義 4
2-1.3高熵合金的特性[10-13] 5
2-1.4高熵合金的應用 7
2-2 金屬的腐蝕 8
2-2.1腐蝕之型態 8
2-2.2 電化學原理及量測方法 11
2-2.3 線性極化法(Anodic Polarization)[20] 11
2-2.4 陽極極化法(Anodic Polarization) 15
2-2.5 電化學阻抗頻譜法[21,22] 16
2-2.6 鈍化與鈍化膜 20
2-2.7 孔蝕 20
2-2.8 文獻回顧 23
第三章 實驗步驟 29
3-1合金的製備 29
3-1.1高熵合金之原料及組成 29
3-1.2合金原料之熔煉前處理 30
3-1.3合金塊材之熔煉 30
3-2電化學測試 32
3-2.1腐蝕試片之準備 32
3-2.2腐蝕溶液之製備 32
3-2.3電化學實驗 32
3-2.4極化測試 33
3-2.5電化學阻抗頻譜分析 34
3-2.6臨界孔蝕溫度 34
3-2.7場發射式電子顯微鏡(FE-SEM) 35
第四章 結果與討論 36
4-1 電化學阻抗頻譜分析 36
4-1.1 EIS量測CrFeCoNiNbx (X=0.2,0.4,0.6,1.0)在1M HCl溶液中 36
4-1.2 EIS量測CrFeCoNiNbx (X=0.2,0.4,0.6,1.0)在1M H2SO4溶液中 39
4-1.3 EIS量測CrFeCoNiNbx (X=0.2,0.4,0.6,1.0)在1M HNO3溶液中 42
4-1.4 EIS量測CrFeCoNiNbx (X=0.2,0.4,0.6,1.0)在1M NaCl溶液中 45
4-1.5 CPT量測CrFeCoNiNbx (X=0.2,0.4,0.6,1.0)在1M NaCl溶液中 49
4-1.6 CrFeCoNiNbx (X=0.2,0.4,0.6,1.0) 在1M NaCl溶液中進行CPT量測之孔蝕形貌 53
4-1.7 EIS量測CrFeCoNiTax (X=0.1,0.3,0.5)在1M HCl溶液中 55
4-1.8 EIS量測CrFeCoNiTax (X=0.1,0.3,0.5)在1M H2SO4溶液中 58
4-1.9 EIS量測CrFeCoNiTax (X=0.1,0.3,0.5)在1M HNO3溶液中 61
4-1.10 EIS量測CrFeCoNiTax (X=0.1,0.3,0.5)在1M NaCl溶液中 64
4-1.11 CPT量測CrFeCoNiTax (X=0.1,0.3,0.5) 在1M NaCl溶液中 68
4-1.12 CrFeCoNiTax (X=0.1,0.3,0.5) 在1M NaCl溶液中進行CPT量測之孔蝕形貌 71
4-1.13 EIS量測CrFeCoNiVx (X=0.2,0.5,1.0)在1M HCl溶液中 73
4-1.14 EIS量測CrFeCoNiVx (X=0.2,0.5,1.0)在1M H2SO4溶液中 76
4-1.15 EIS量測CrFeCoNiVx (X=0.2,0.5,1.0)在1M HNO3溶液中 79
4-1.16 EIS量測CrFeCoNiVx (X=0.2,0.5,1.0)在1M NaCl溶液中 83
4-1.17 CPT量測CrFeCoNiVx (X=0.2,0.5,1.0) 在1M NaCl溶液中 87
4-1.18 CrFeCoNiVx (X=0.2,0.5,1.0) 在1M NaCl溶液中進行CPT量測之孔蝕形貌 90
4-1.19 EIS量測CrFeCoNiNbxMox (X=0.15,0.3,0.5)在1M HCl溶液中 92
4-1.20 EIS量測CrFeCoNiNbxMox (X=0.1,0.3,0.5)在1M H2SO4溶液中 95
4-1.21 EIS量測CrFeCoNiNbxMox (X=0.1,0.3,0.5)在1M HNO3溶液中 98
4-1.22 EIS量測CrFeCoNiNbxMox (X=0.1,0.3,0.5)在1M NaCl溶液中 102
4-1.23 CPT量測CrFeCoNiNbxMox (X=0.15,0.5) 在1M NaCl溶液中 106
4-1.24 CrFeCoNiNbxMox (X=0.15,0.5) 在1M NaCl溶液中進行CPT量測之孔蝕形貌 109
4-1.25 EIS量測CrFeCoNiNbxMo(1-x) (X=0,0.25,0.5,0.75,1)在1M HCl溶液中 111
4-1.26 EIS量測CrFeCoNiNbxMo(1-x) (X=0,0.25,0.5,0.75,1)在1M H2SO4溶液中 115
4-1.27 EIS量測CrFeCoNiNbxMo(1-x) (X=0,0.25,0.5,0.75,1)在1M HNO3溶液中 120
4-1.28 EIS量測CrFeCoNiNbxMo(1-x) (X=0,0.25,0.5,0.75,1)在1M NaCl溶液中 124
4-1.29 CPT量測CrFeCoNiNbxMo(1-x) (X=0,0.25,0.5,0.75,1) 在1M NaCl溶液中 129
4-1.30 CrFeCoNiNbxMo(1-x) (X=0,0.25,0.5,0.75,1) 在1M NaCl溶液中進行CPT量測之孔蝕形貌 133
4-1.31 EIS量測CrFeCoNi 在1M HCl、H2SO4、HNO3、NaCl溶液中 136
4-1.32 CPT量測CrFeCoNi在1M NaCl溶液中 138
4-1.33 CrFeCoNi在1M NaCl溶液中進行CPT量測之孔蝕形貌 139
第五章 結論 140
參考文獻 143

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