纳米晶304不锈钢的耐腐蚀性能研究

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304不锈钢具有良好的耐蚀性、力学性能及可加工性,在工业日常生活中具有广泛的应用。细化晶粒可以提高304不锈钢材料的力学和抗辐照等性能,但纳米晶材料存在大量晶界,具有较高活性,影响其抗腐蚀性,深入研究纳米晶304不锈钢抗腐蚀性机理,对研发具有高耐腐蚀性的纳米晶不锈钢材料具有重要意义。本文采用粉末冶金技术和高温高压技术,制备了304和1 at.%La掺杂304-La纳米晶不锈钢,晶粒尺寸分布在30~50 nm之间。以304商用粗晶不锈钢作为对比(晶粒尺寸约为50μm),采用腐蚀失重法、动电位极化法、电化学阻抗谱等测试分析方法,并结合扫描电镜观察样品表面腐蚀形貌和产物,研究了304纳米晶和304-La纳米晶不锈钢在6 wt.%FeCl3溶液中的腐蚀行为;并研究了退火温度对掺La前后304纳米晶不锈钢的抗腐蚀性能的影响。304纳米晶不锈钢在6 wt.%FeCl3溶液中的抗腐蚀性能比商用304不锈钢差,通过腐蚀失重实验发现304商用不锈钢腐蚀速率缓慢增加,304纳米晶样品腐蚀速率快速增加,且商用304不锈钢的腐蚀速率低于304纳米晶;动电位极化曲线中,与商用304不锈钢相比,304纳米晶不锈钢的腐蚀电流密度更高,交流阻抗谱容抗弧半径减小,且其腐蚀电位负移,表明304纳米晶不锈钢在FeCl3溶液中的腐蚀速率更快、耐腐蚀性更差。通过动电位极化曲线和交流阻抗谱分析发现退火后的304纳米晶不锈钢的抗腐蚀性能弱于退火前样品。304-La纳米晶不锈钢的抗腐蚀性能优于304商用不锈钢。在腐蚀失重实验中,304-La纳米晶不锈钢率先达到动态平衡,腐蚀速率更低;在动电位极化腐蚀曲线中,304-La的腐蚀电流密度为0.007842 mA/cm~2,低于商用304不锈钢的腐蚀电流密度2.262 mA/cm~2,304-La样品转移电阻Rct值为13530Ω·cm~2,高于商用304粗晶不锈钢样品Rct值168.7Ω·cm~2,结果表明,La元素的掺入提升了304纳米晶的抗腐蚀性能。
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