为了评估碳化硼 (B4C) 复合材料的耐腐蚀性，电化学工作站采用三电极配置，浸入 3.5% NaCl 模拟海水环境中。通过将 B4C 样品与饱和甘汞参比电极和铂对电极一起作为“工作电极”，系统测量特定的电响应，以量化材料的钝化行为、电荷转移电阻和整体腐蚀速率。
工作站通过将化学稳定性转化为可测量的电数据来运行。通过对 B4C 复合材料进行开路电位、极化曲线和阻抗谱测试，工程师无需等待长期物理退化，即可科学地预测材料在极端环境下的可靠性。
三电极系统的组成
为了分离 B4C 的腐蚀行为，工作站创建了一个受控的电路。
工作电极（B4C 样品）
B4C 复合材料本身充当工作电极。这是正在承受压力并进行分析以了解其对腐蚀介质反应的特定材料。
参比电极（饱和甘汞）
饱和甘汞电极充当参考点。它提供了一个稳定、已知的电位，B4C 的电位就是在此电位下测量的，从而确保电压读数的准确性。
对电极（铂）
铂电极充当对电极。它的作用是完成电路，允许电流流过溶液，同时不干扰 B4C 样品的测量。
腐蚀环境
整个系统浸入3.5% NaCl 溶液中。这模拟了海水，创造了一个标准化的严酷环境，以测试材料的化学稳定性和极限。
关键测试规程
工作站采用三种特定测试来量化 B4C 的耐腐蚀能力。
开路电位 (OCP)
此测试测量在未施加外部电流时 B4C 与参比电极之间的自然电压差。它确定了材料在静止状态下腐蚀的热力学趋势。
动电位极化曲线
工作站通过增加和减少电压来强制氧化或还原反应。这会生成关于钝化行为（材料形成保护层能力的程度）的数据，并计算腐蚀速率。
电化学阻抗谱 (EIS)
通过施加小的交流信号，此测试测量系统的阻抗（复数电阻）。高的电荷转移电阻表明 B4C 复合材料有效地阻止了腐蚀过程所需的电子流动。
理解权衡
尽管电化学工作站提供了精确的定量数据，但模拟存在局限性。
模拟与现实世界的复杂性
使用 3.5% NaCl 是海水的标准工业替代品，但它缺乏真实海洋中的生物体和温度波动。因此，虽然数据对于所用溶液来说是科学准确的，但它代表了一个理想化的场景，而不是动态的现场环境。
间接数据解释
工作站测量的是电信号（电流和电压），而不是直接的物理质量损失。推导腐蚀速率需要复杂的数学建模（如塔菲尔外推），这假设腐蚀是均匀的，如果材料出现局部点蚀，则可能不太准确。
为工程决策解读数据
一旦工作站生成了数据，您就必须根据您的工程要求优先考虑特定指标。
- 如果您的主要重点是长期耐用性：在 EIS 测试中优先考虑高的电荷转移电阻值，因为这表明对驱动腐蚀的电子流动有很强的阻碍作用。
- 如果您的主要重点是材料稳定性：在极化曲线中寻找稳定的钝化区域，这证实了材料可以自我修复或形成保护性氧化层。
通过严格分析这些电信号，您可以将原始数据转化为对 B4C 复合材料能否在其预期的运行环境中生存的明确评估。
摘要表：
| 组件/测试 | 描述 | 关键指标/功能 |
|---|---|---|
| 工作电极 | 碳化硼 (B4C) 样品 | 待分析材料 |
| 参比电极 | 饱和甘汞电极 | 提供稳定的电压参考 |
| 对电极 | 铂电极 | 完成电路 |
| EIS 测试 | 电化学阻抗谱 | 测量电荷转移电阻 |
| 极化测试 | 动电位极化曲线 | 识别钝化和腐蚀速率 |
| 环境 | 3.5% NaCl 溶液 | 模拟海水进行严苛测试 |
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参考文献
- Alberto Daniel Rico-Cano, Gültekin Göller. Corrosion Behavior and Microhardness of a New B4C Ceramic Doped with 3% Volume High-Entropy Alloy in an Aggressive Environment. DOI: 10.3390/met15010079
本文还参考了以下技术资料 Kintek Solution 知识库 .
