304、316不锈钢和Inconel 617镍基合金在硝酸熔盐中的腐蚀行为

将304、316不锈钢和Inconel 617镍基合金在565℃硝酸熔盐(60%NaNO_3+40%KNO_3,质量分数)中进行长时静态腐蚀试验,对比研究了3种材料的腐蚀动力学曲线以及表面腐蚀形貌、物相组成和微区成分。结果表明:3种材料均发生了氧化腐蚀,其中304和316不锈钢具有抛物线型的腐蚀动力学特征,而Inconel 617镍基合金在短暂质量增加之后出现了明显的腐蚀质量损失现象;Inconel 617镍基合金的耐腐蚀性能最好,304不锈钢的最差;在腐蚀初期,304、316不锈钢表面均形成了针状和片状腐蚀产物,随着腐蚀时间的延长,腐蚀产物转变为尖晶石结构,Inconel 617镍基合金表面的腐蚀产物呈颗粒状,随着腐蚀时间的延长,部分颗粒变大;304和316不锈钢表面均形成了以Fe_2O_3和(Fe,Cr)_3O_4为主的腐蚀产物层,Inconel 617镍基合金表面则形成了以NiO和CoO为主的腐蚀产物层。     

超临界水冷堆候选材料蠕变性能研究

采用RDL50型蠕变持久试验机研究316Ti、347、HR3C和6XN四种奥氏体不锈钢和718、825、800H三种高温合金在550~700℃,65~120 MPa范围内几种条件下的蠕变性能。     

金刚石涂层Si_3N_4刀具高速切削Inconel 718合金实验研究

在高速切削加工铬镍铁耐热合金(Inconel 718)的过程中,对加工表面质量的严格控制是获得高可靠性、长寿命工件的前提。利用热丝化学气相沉积(HFCVD)法在Si_3N_4刀具上涂覆一层金刚石薄膜,用于对Inconel 718合金进行加工。通过对Si_3N_4刀具磨损和工件表面加工硬化程度(DWH)的研究,寻找最优加工条件。结果表明,在切削深度0.75mm、进给量0.10mm/r、切削速度55m/min的加工条件下,Inconel 718合金工件获得较好的加工质量,同时Si3N4刀具的磨损较小。     

氯离子杂质对304和316L奥氏体不锈钢在熔融硝酸盐中腐蚀行为的影响

采用恒温全浸腐蚀试验方法,研究了304和316L奥氏体不锈钢在565℃含不同质量分数（0,0.6%,1.0%,1.4%）氯离子杂质熔融硝酸盐（60%NaNO₃+40%KNO₃,质量分数）中的腐蚀行为。结果表明：在4种熔融硝酸盐中,304和316L不锈钢的腐蚀动力学曲线均呈抛物线型;随着氯离子含量增加,304和316L不锈钢的腐蚀速率均显著提升,腐蚀程度逐渐加重,腐蚀产物层在与基体结合处的裂纹增多,氯离子杂质通过活性氧化腐蚀作用加速了不锈钢腐蚀;与316L不锈钢相比,304不锈钢对氯离子杂质的腐蚀作用更敏感。     

预涂覆Na_2SO_4-25%NaCl盐膜的HR3C钢的高温腐蚀行为

应用X射线衍射仪(X-ray diffraction,XRD)、扫描电子显微镜(Scanning electron microscope,SEM)、能谱仪(Energy dispersive spectrometer,EDS)和电子探针显微分析(Electron probe X-ray micro-analyser,EMPA)等分析方法研究预涂覆Na_2SO_4-25%NaCl盐膜的HR3C在650℃、750℃的高温腐蚀行为。结果表明:HR3C在650℃和750℃的腐蚀动力学曲线呈"抛物线"趋势递增;腐蚀产物由表向里依次是结构疏松的Fe_2O_3与相对致密的Cr_2O_3的氧化层、尖晶石结构的复杂氧化物以及由少量Fe/Ni硫化物和孔隙组成的腐蚀影响区;提高腐蚀温度或延长腐蚀时间,氧化膜明显增厚,与基体结合程度变差甚至剥离,腐蚀影响区孔隙密度增大,深度增加。分析认为:预涂覆Na_2SO_4-25%NaCl盐膜的HR3C的高温腐蚀是氧化、硫化与氯化共同作用的结果。腐蚀初期发生高温氧化,合金表面形成具有保护性作用的氧化层;氯化反应促进了混合盐膜的熔融与挥发性物质的形成,破坏了氧化层的致密性,加速了腐蚀反应的发生;硫化作用促使合金发生内硫化。     

不同基体CrN/CrCN多层涂层海水环境摩擦学性能研究*

为研究不同基体材料对CrN/CrCN多层涂层在海水环境下摩擦学性能的影响,采用多弧离子镀技术在H65铜合金、TC4钛合金和316L不锈钢基体上沉积CrN和CrN/CrCN多层复合涂层,通过XRD、SEM等技术对涂层的结构进行表征,通过结合力、硬度测试和摩擦磨损试验分析涂层在大气环境和海水环境下的力学性能和摩擦学性能。结果表明:CrN/CrCN多层涂层的内应力相对于CrN明显减小,且硬度相对CrN涂层较高;TC4钛合金为基体的涂层结合力较好且涂层硬度较高;在海水环境下涂层的摩擦因数相对于大气环境都有较大幅度下降,其中,以TC4钛合金和316L不锈钢为基体的涂层摩擦因数较小;以H65铜合金为基体的2种涂层在海水中的磨损率高于大气中,而以TC4合金、316L不锈钢为基体的CrN/CrCN多层涂层在海水环境下的磨损率低于大气环境;TC4钛合金为基体的CrN/CrCN多层涂层在海水环境下具有最低的磨损率,表明TC4钛合金更适合作为海水环境下CrN/CrCN多层涂层耐磨的基体材料。     

316L不锈钢在熔融LiCl-3%Li2O中的腐蚀行为

采用浸没法腐蚀试验研究了在真空及空气两种环境中316L不锈钢在700℃熔融LiCl-3%Li2O混合熔盐中的热腐蚀行为.结果表明:316L不锈钢在两种条件下的腐蚀产物均为LiCrO2,腐蚀质量损失均随时间的延长而增大;在真空条件下腐蚀质量损失明显小于空气条件下,氧分压对腐蚀行为的影响显著.     

316LN奥氏体不锈钢在含Cl-溶液中的腐蚀行为

采用慢应变速率拉伸法以及电化学方法,通过与316L奥氏体不锈钢进行对比,研究了316LN奥氏体不锈钢在不同温度(25,50℃)和不同腐蚀介质(质量分数为3%的NaCl溶液、质量分数为6%的FeCl₃溶液)中的应力腐蚀开裂和电化学腐蚀行为。结果表明：316LN钢在含Cl^-溶液中的应力腐蚀敏感性低于316L钢;316LN钢在NaCl溶液中发生钝化-击穿行为,而在FeCl₃溶液中则呈现活性溶解特征,阻抗谱均为单一容抗弧特征,且温度越高,316LN钢的自腐蚀电流越大,容抗弧半径和电荷转移电阻越小。316LN钢的耐腐蚀性能优于316L钢。     

不同环境介质下氧化铝陶瓷与耐蚀金属摩擦磨损行为

为优选海水淡化高压泵关键零部件耐磨性能材料,以Al_2O_3陶瓷与TC4钛合金、316不锈钢、2205双相不锈钢组成的配对摩擦副作为研究对象,利用立式万能摩擦磨损试验机开展干摩擦、纯水及海水3种环境介质下配对材料的摩擦磨损试验,定量得到各摩擦副摩擦因数、磨损量,并对摩擦试样的表面形貌进行分析;采用正交试验法分析载荷、转速、环境介质对摩擦因数和磨损量的影响规律。结果表明:在相同的条件下,TC4钛合金与陶瓷配副摩擦因数较小,2205双相不锈钢与陶瓷配副磨损量较小;环境介质对摩擦因数影响较大,载荷对磨损量的影响较大;海水环境下2205双相不锈钢和316不锈钢磨痕较浅,磨损机制为疲劳磨损、磨粒磨损和腐蚀磨损的交互作用。     

燃料电池用316L不锈钢双极板表面磁控溅射铬涂层的耐腐蚀性能

采用磁控溅射方法在316L不锈钢表面沉积铬涂层,并采用电化学方法对其在0.5mol·L-1H2SO4溶液中的耐腐蚀性能进行了研究。结果表明:在不锈钢表面制备的铬涂层均匀致密,显著提高了不锈钢的自腐蚀电位,自腐蚀电流密度由7.62μA·cm-2减小到0.06μA·cm-2,可显著提高不锈钢的耐蚀性;在腐蚀溶液中长期浸泡时,铬涂层一直保持着较好的稳定性。     

304不锈钢在不同温度硝酸熔盐中的腐蚀行为

采用腐蚀动力学方法,结合腐蚀表面形貌观察和微区成分分析,研究了304不锈钢在不同温度(400,450,500,565℃)60%NaNO_3+40%KNO_3(质量分数)熔盐中的腐蚀行为。结果表明:试验钢在该熔盐中的腐蚀速率随着温度升高而增大,在565℃下的腐蚀速率达到99.6×10~(-5 )mg·cm~(-2)·h~(-1);在400℃下试验钢表面只有极少量氧化腐蚀产物,在450℃和500℃下表面生成少量的Fe_2O_3,在565℃下表面形成以Fe_2O_3和(Fe,Cr)_3O_4为主的氧化腐蚀产物;随着温度升高,试验钢表面Fe_2O_3含量增加,氧化腐蚀程度加重。     

铸态和喷射成形态ZA35-3.5Mn合金在沸水中的腐蚀行为

采用喷射成形技术和普通铸造方法制备了含3.5%Mn的ZA35合金,在沸水中研究两种形态合金的腐蚀行为。结果表明:喷射成形态合金腐蚀动力学曲线为抛物线型,其速率常数为2.14×10-3mg2.cm-4.s-1,腐蚀速率远远低于符合直线动力学规律的铸态合金;铸态合金腐蚀产物中含有MnO相,而喷射成形态合金的腐蚀产物中未出现MnO相;铸态合金中MnAl6多存在于晶界,η相和MnAl6为阴极,α相为阳极优先溶解;喷射成形态合金无MnAl6相析出,组织均匀细小,α相作为阳极溶解时,腐蚀产物Al(OH)3很容易在作为短路扩散的细小晶界上产物阻挡,阻止侵蚀性介质的进入,从而减缓腐蚀。     

四种钢在硫磺回收装置中的耐蚀性能及适用性

针对某高含硫净化厂硫磺回收装置,采用现场挂片方法研究了20G、16MnR、304L以及316L钢在装置中的耐腐蚀性能,同时提出了相应的预防措施。结果表明:304L和316L奥氏体不锈钢的耐腐蚀性能良好,具有更好的适用性;20G和16MnR钢存在严重的(亚)硫酸露点腐蚀、H2S-H2O腐蚀和高温硫化腐蚀现象,腐蚀类型主要为均匀腐蚀;过程气温度过高或过低以及水含量、氧含量的增加都会加快20G钢和16MnR钢的腐蚀速率;液硫中20G钢和16Mn钢的腐蚀产物主要为铁的硫化物和氧化物;气相腐蚀介质中20G钢和16MnR钢的腐蚀产物主要为FeSO4和FeSO3,另外还有少量铁的氧化物和硫化物;建议对易发生腐蚀的设备管线设置腐蚀监测点进行长期腐蚀监测,并定期进行维护和保养。     

电子束精炼Inconel718合金的高温氧化行为

对真空感应熔炼的Inconel718合金进行了电子束精炼,在900,1 000℃空气中对电子束精炼前后的合金进行了恒温氧化试验,对比分析了其高温氧化行为。结果表明:电子束精炼后,合金在900℃氧化120h后的平均氧化速率为0.366 20g·m~(-2)·h~(-1),低于精炼前的,氧化激活能为280.90kJ·mol~(-1),高于精炼前的;900℃和1 000℃氧化120h后,电子束精炼合金氧化膜的外层由Cr_2O_3和TiO_2组成,中间层主要含有Cr_2O_3以及少量的TiO_2和NiCr_2O_4尖晶石,内层主要含有Al_2O_3;电子束精炼合金中微量杂质元素的含量较低且均匀分布,晶粒尺寸较大,合金的抗氧化性能较好。     

高温高压下20钢和13Cr钢在不同含量甲酸-CO_2环境中的腐蚀行为

采用腐蚀失重测试、腐蚀产物分析等方法,研究了20钢和13Cr钢在模拟油井管道环境(甲酸与CO_2共存,100℃、1MPa)中的腐蚀速率和腐蚀类型,并探讨了甲酸含量对其腐蚀行为的影响。结果表明:两种钢的腐蚀速率均随甲酸含量的增加而增大,13Cr钢的腐蚀速率低于20钢的;20钢的腐蚀类型为均匀腐蚀,13Cr钢的为点蚀;20钢表面有FeCO_3的生成和碳酸盐的沉积,FeCO_3产物层覆盖部位不断发生基体的溶解,而钙、镁碳酸盐沉积的位置不断出现产物沉积,在基体腐蚀相对较慢的部位形成突起;13Cr钢优先发生铬的溶解,形成以Cr(OH)_3为主的钝化膜,随着甲酸含量的增加,钝化膜的稳定性、致密性均降低,H~+和Cl~-通过钝化膜与基体接触,促进了点蚀的发生。     

316L不锈钢在溶有不同气体NaCl溶液中的点蚀敏感性

分别采用动电位法和恒电位法得到了316L不锈钢在溶有不同气体(CO2、N2、O2、H2S+CO2、H2S)NaCl溶液中的阳极极化曲线和I-t曲线,并研究了316L不锈钢的点蚀敏感性以及蚀坑的形貌、蚀坑处的元素分布。结果表明:溶解气体对316L不锈钢点蚀敏感性影响从小到大的顺序为CO2、N2、O2、H2S+CO2、H2S;当H2S与CO2两种气体以1…1的体积比共存时,点蚀主要受H2S控制;点蚀优先在316L不锈钢中铝的氧化物处萌生,该处铬、钼、镍耐蚀合金元素含量的下降有利于蚀坑的进一步发展。     

用小冲杆试验法评估304L不锈钢的应力腐蚀敏感性

利用小冲杆试验对304L不锈钢进行了应力腐蚀敏感性评估,研究了加载速度和腐蚀介质对评估结果的影响,并对小冲杆试样的断口形貌和显微组织进行了分析。结果表明:最适合304L不锈钢评估的小冲杆应力腐蚀试验介质为1.0mol.L-1 NaCl+0.5mol.L-1 HCl混合溶液,加载速度为3×10-3 mm.min-1;在以上介质中,304L不锈钢小冲杆试样断口以穿晶解理断裂为主,部分为准解理断裂;小冲杆试验法是一种有效的应力腐蚀敏感性评估手段,且具有快速近乎无损等特点。     

模拟体液环境下增材制造各向异性对TC4合金腐蚀磨损性能的影响

为揭示在体液环境中选择性激光熔化技术（SLM）制备的不同取向的TC4合金耐腐蚀磨损性能差异,采用摩擦与电化学联用的腐蚀磨损测试方法,在0.3~1.0 N载荷下,在PBS磷酸盐缓冲液中研究不同取向（0°、45°、90°）的TC4合金试样以及传统锻造态TC4合金试样的腐蚀磨损性能。研究结果表明：SLM增材制造TC4合金试样在不同取向上均以细针状α′相（hcp）为主以及少量β相（bcc）,导致SLM试样的平均显微硬度明显高于锻造态TC4合金;不同取向试样的α′相和β相含量有细微的差异,其中0°取向的试样因其最多的α′相而表现出最高平均显微硬度;TC4合金在较低载荷时主要磨损机制为磨粒磨损,在较高载荷时转变为以腐蚀磨损为主,而0°取向的SLM试样因其大量且均匀细小的高强度细针状α′相而表现出最高的耐蚀性和抗腐蚀磨损性能;载荷为0.5 N时,研究的4种试样表现出最大的磨损率差异,其中0°取向试样的磨损率相比45°、90°取向试样和锻造态TC4合金试样分别降低了41.6%、54.7%、75.7%。研究表明,由增材制造逐层堆积方式引起的TC4合金的各向异性会对腐蚀磨损性能造成显著影响,这在医用植入物中为提升具体摩擦面的腐蚀磨损性能而优化增材制造的结构设计具有一定的借鉴意义。     

Q235钢在3种典型土壤环境中的腐蚀行为

选择取自武汉的近中性黄棕壤、取自天津的碱性盐碱土和取自南昌的酸性红壤作为腐蚀介质,对Q235钢进行室内模拟加速腐蚀试验,对比研究了试验钢的腐蚀速率、腐蚀形貌和腐蚀产物组成,分析了其腐蚀机理。结果表明:在3种土壤中试验钢均发生了不均匀的全面腐蚀和局部点蚀。腐蚀产物外层结构疏松,主要由Fe_2O_3、FeOOH组成;内层结构致密,主要由Fe_3O_4组成。在碱性盐碱土中,试验钢表面形成了结构完整的腐蚀产物层,抑制了阴极的耗氧反应,腐蚀速率最低;酸性红壤中较高浓度的H~+促进了阴极析氢反应的进行以及裂纹的产生,试验钢腐蚀速率最高;在腐蚀后期,试验钢表面形成了致密的Fe_3O_4内锈层,因此腐蚀15d时的腐蚀速率大于腐蚀30d时的。     

不同温度火烧驱油工况下油套管用钢的腐蚀行为

通过模拟火烧驱油工况,研究了油套管用N80钢、BG80-3Cr钢、P110钢、BG90H钢、BG90H-9Cr钢和BG90H-13Cr钢在不同温度下的腐蚀行为,分析了其腐蚀机制。结果表明:在较低温度(50℃)下,试验钢主要发生CO_2和氧腐蚀,腐蚀产物为FeCO_3,腐蚀产物膜的保护性较差,均匀腐蚀速率较高;在较高(150℃)温度下,氧腐蚀占主导作用,腐蚀产物为Fe_3O_4和FeCO_3,腐蚀产物膜的保护性下降,均匀腐蚀速率增大;在高温(250℃)条件下,腐蚀机制为氧腐蚀,腐蚀产物为Fe_3O_4,Fe_3O_4水化物膜的保护性较强,均匀腐蚀速率降低;N80钢、BG80-3Cr钢、P110钢、BG90H钢的均匀腐蚀速率均明显高于BG90H-9Cr钢和BG90H-13Cr钢的,且在50,150℃时的均高于0.2 mm·a~(-1);BG90H-9Cr钢和BG90H-13Cr钢在试验条件下的均匀腐蚀速率都低于0.2mm·a~(-1),在火烧驱油工况下具有良好的耐均匀腐蚀性能。