316L奥氏体不锈钢在磨蚀中的点蚀行为研究

来源 :重庆理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lifei111
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
磨损腐蚀(磨蚀)是一种由电化学腐蚀和机械磨损共同作用引起的金属材料失效形式,二者交互作用造成的材料损失远大于它们的简单加和,会导致部件或设备提前失效,造成经济损失甚至引发事故。点蚀是一种局部腐蚀现象,常见于接触含有卤素离子腐蚀介质的钝态金属表面。点蚀会导致材料的局部快速溶解,引发穿孔、应力集中、开裂等严重后果,是海洋腐蚀中最为典型、危害最大的腐蚀形态之一。奥氏体不锈钢因具有优异的耐腐蚀性能及良好的机械性能被广泛运用于海洋装备,其中一些使用奥氏体不锈钢制造的轴体、绳缆、叶轮和泵阀等部件需要暴露在含氯环境中运转,进而导致磨蚀的发生。此时点蚀依然会在不锈钢上产生,并且磨蚀与点蚀的叠加,严重威胁到不锈钢在服役过程当中的可靠性和安全性。目前人们对不锈钢在遭受磨蚀时的点蚀行为的研究较少,对磨蚀条件下点蚀行为的影响因素、演变规律及形成机制等关键问题还未有明确认识。基于上述问题,本文以316L奥氏体不锈钢作为研究对象,通过电化学手段控制腐蚀状态,并结合摩擦磨损仪进行磨蚀实验,使用白光干涉仪、显微维氏硬度仪、扫描电子显微镜和透射电子显微镜等表征表面形貌、表层组织结构及化学成分,研究了316L不锈钢在磨蚀中的点蚀行为。主要研究结果如下:(1)研究了316L不锈钢在3.5 wt.%Na Cl溶液中的磨蚀行为及点蚀发生机制。发现不锈钢在磨蚀时,点蚀会在远低于点蚀电位以下的条件出现,并且点蚀呈现“塌陷式”外观特征。在磨蚀过程中不锈钢表面会形成梯度纳米结构,该结构对点蚀的形核及生长起着决定性作用。点蚀首先在梯度纳米表面上形核并生长,形成常规形状点蚀,随后点蚀坑内在摩擦剪切力的作用下发生阳极溶解型应力腐蚀开裂,裂纹两侧在“闭塞电池”的催化效应下溶解,导致表面塌陷,从而形成“塌陷式点蚀”。(2)研究了磨蚀对316L不锈钢亚稳态点蚀行为的影响。研究表明:表面粗糙度的增大不会显著降低点蚀电位,但是会导致亚稳态点蚀电位降低,并略微提升了亚稳态点蚀的发生频率;表面在塑性变形中形成的梯度纳米结构可以增强表面的钝化效果,从而降低亚稳态点蚀的发生频率,但是梯度纳米结构可以作为Cr元素快速扩散通道,导致Cr元素大量流失,最终不锈钢表面的Cr元素含量下降,导致材料表面上亚稳态点蚀提前出现,并且增大亚稳态点蚀的电流峰值及存活时间,使这些亚稳态点蚀具有超过临界值的亚稳态点蚀稳定乘积得以在远低于点蚀电位一下转变为稳态点蚀。(3)研究了硫酸根对316L不锈钢在含氯环境中磨蚀行为及点蚀行为的影响。研究结果表明:硫酸根离子与氯离子在钝化膜上存在竞争吸附作用,导致氯离子与钝化膜结合位点被硫酸根离子占据,这削弱了氯离子对不锈钢钝化膜的侵蚀作用,降低了不锈钢的腐蚀降解速率;硫酸根离子还可以促进不锈钢的钝化使其表面产生更厚的梯度纳米层提高了耐磨性能,并提供一定的润滑作用,降低了不锈钢的磨损率;硫酸根离子降低了点蚀尺寸,使得应力集中区域更靠近屈服强度更高的表面,从而抑制了点蚀内部的SCC萌发及扩展。
其他文献
乡村振兴战略实施过程中,村庄人居环境整治具有重要作用。在乡村振兴的大背景下,从生态理念出发,以生态景观为本底、生态农业为基础,结合贵州省贵阳市开阳县南江乡南江村的现状特征,在不破坏自然生态环境和山水格局的前提下,结合村资源禀赋,立足于宜居农房建设、开放空间环境整治、乡村景观设计三个方面提升村庄风貌,并提出相应的规划思路,以期更好地将乡愁文化融入村庄规划设计中,提升村庄人居环境水平,打造特色美丽乡村
期刊
近年来,钙钛矿太阳能电池(PSCs)由于其优异的光电性能、原料成本低、可溶液法加工等特点吸引着科学界在这一领域开展广泛的探索。如何低成本实现高效、高稳定性的大面积PSCs器件是目前研究关注的焦点。然而目前大多数高效的PSCs器件均为在手套箱中采用旋涂等工艺制备,这种制备方式在理论上限制了大面积器件的制备,并增加了制备成本。虽然多种兼容更大面积PSCs器件制备的刮涂、狭缝挤出涂布等工艺被开发,并在高
学位
钙钛矿太阳能电池(Perovskite Solar Cells,PSCs)发展迅速,目前的光电转换效率(Power Conversion Efficiency,PCE)已经达到了 25.8%。尽管已经实现了很高的PCE,但有机-无机杂化PSCs热稳定性差,在高温下易分解,限制了其应用。采用Cs原子代替有机分子可以改善其稳定性,是最有发展前景的材料,已成为PSCs的研究热点。电子传输层(Electr
学位
与传统化石燃料相比,太阳能因其无限供应、生态友好和安全性,在下一代可再生能源中具有突出地位。钙钛矿太阳能电池作为一种极具竞争力的太阳能电池,因其成本低、光电性能优异而受到广泛关注。然而,由于钙钛矿与传统无机半导体相比具有更多的离子键属性,在长期偏压和高温的实际工况下,难以同时实现高效和稳定的运行。除此之外,在钙钛矿薄膜印刷制备的过程中,更难控制的成核结晶过程带来的低结晶性或非晶晶界可能引起更高的缺
学位
G公司是一家专业生产旋转式压缩机为主的重资产制造企业,产能的提升往往通过投资新的生产线来实现,其不足点:一是投资项目周期长,部分设备制造周期长达14个月,这种周期显然难以及时满足现今复杂多变的市场需求;二是投资成本高,其中投资一条新压缩机生产线就接近2亿元;三是新增产线后还需要配套相应的厂房,以及一定数量的生产员工,对于有淡旺季明显差别的压缩机行业来说,劳动力成本、设备折旧、水电气等成本的浪费较大
学位
化石能源具有不可再生的特性,而且化石能源燃烧会造成环境污染,这已经成为了人类社会发展的障碍,促使人们探索新型环保可再生的能源。太阳能电池可以将太阳能转化为电能,是解决能源短缺和环境污染的最具潜力的方案之一。钙钛矿太阳能电池(Perovskite solar cells,PSCs)以其高效率、低成本、工艺简单和与柔性衬底的兼容性等特点成为当前的研究热点,并在十几年内取得了巨大的进展。目前,经过认证的
学位
多年以来,盈利能力是每个企业用来衡量一定期间赚取收益水平的高低。传统的盈利能力分析一般只利用某一单个财务指标进行分析,没有形成一个综合完整的盈利能力分析体系框架,不能对企业能力进行全面综合评价。杜邦分析体系是一种综合财务分析,它代表企业的经营、投资和融资效率、核心指标为净资产收益率,可将净资产收益率拆分为销售净利率、总资产周转率和权益乘数,并依据各财务比率指标之间的内在逻辑关系,从而找出企业盈利能
学位
自2004年石墨烯成功制备以来,由于其在热、电、光及力学等方面的优异性质,引发了二维材料的研究热点。除石墨烯及其衍生物外,多种新型二维材料相继被实验成功合成出来,或被理论预言可在室温下稳定存在,如过渡金属硫族化合物(TMDs)、六方氮化硼(h-BN)、二维单质元素材料(黑磷、硒、砷、锑、碲等)、ⅢA-ⅥA族化合物(In Se、In2Se3、Ga S、Ga Se等)、ⅣA-ⅥA族化合物(Ge S、G
学位
制造业的迅猛发展,消费升级带来的多样化需求,传统大规模生产已不能满足市场需求,企业必须提供更加多样化的产品来满足消费者需求。多品类、小批量是企业为适应消费者的多样化需求而采取的新型生产方式,但它具有效率低、成本高的缺点,为了更好地适应这种现状,企业逐渐走上了推行精益实现柔性生产这条路。精益生产是目前国内外各大企业争相推行的运营管理模式,可以在最少投入的情况下帮助企业消除浪费、降本增效、提高市场竞争
学位
铬基复合镀层利用金属铬与陶瓷颗粒复合得到各自的性能优势,以获得更优异的力学性能和摩擦磨损性能。目前制备铬的复合镀层研究中,主要通过向电镀液中添加一定浓度的陶瓷颗粒与金属铬共同沉积。但所制备的复合镀层陶瓷颗粒含量低,不足以充分发挥陶瓷颗粒的性能优势,从而大幅限缩了复合镀层的性能和应用。采用电泳-电沉积复合工艺可以提高复合镀层中陶瓷颗粒含量,进而提高镀层的摩擦磨损性能,对目前进一步提升铬基涂层性能具有
学位