表面机械研磨诱导AISI 304不锈钢表层纳米化Ⅱ.晶粒细化机理

采用表面机械研磨处理(SMAT)在AISI 304不锈钢上制备出纳米结构表层，用透射电镜(TEM)研究组织演变过程．晶粒细化机理可归纳如下：位错在{111}面上滑移并相互交割形成网格结构；单系孪晶形成并逐渐过渡到多系孪晶；多系孪晶相互交割使晶粒尺寸不断减小，并在孪晶交叉处形成了马氏体相；孪晶系增多与孪晶重复交割强度加大使得细化晶粒的尺寸进一步减小；最终在大应变量、高应变速率和多方向重复载荷的作用下，形成等轴状、取向呈随机分布的马氏体相纳米晶组织．     

表面机械研磨诱导AISl 304不锈钢表层纳米化I.组织与性能

采用表面机械研磨处理(SMAT)在AISl 304不锈钢上制备出纳米结构表层，研究纳米化行为及其对硬度的影响．结果表明：经过SMAT后，样品表面形成了厚度约为30μm的纳米晶层，显微组织由平均晶粒尺寸约为10nm的单一马氏体相演变为尺寸稍大的双相组织，在距表面30—300μm的范围内，显微组织由以亚微米级的奥氏体多系孪晶为主逐渐演变为单系孪晶．表面纳米化是晶粒碎化与纳米尺度新相形成共同作用的结果．与心部相比，表面硬度显著提高．     

表面机械研磨诱导AISI 304不锈钢表层纳米化Ⅰ.组织与性能

采用表面机械研磨处理(SMAT)在AISI 304不锈钢上制备出纳米结构表层,研究纳米化行为及其对硬度的影响.结果表明:经过SMAT后,样品表面形成了厚度约为30μm的纳米晶层,显微组织由平均晶粒尺寸约为10 nm的单一马氏体相演变为尺寸稍大的双相组织;在距表面30-300 μm的范围内,显微组织由以亚微米级的奥氏体多系孪晶为主逐渐演变为单系孪晶.表面纳米化是晶粒碎化与纳米尺度新相形成共同作用的结果.与心部相比,表面硬度显著提高.     

表面纳米化Cu-10％Ni合金在硫酸钠溶液中的腐蚀行为

采用表面机械研磨处理(Surface Mechanical Attrition Treatment,SMAT)技术实现了Cu-10％Ni的表面纳米化.采用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(SEM)、能量色散谱(EDS)等研究了表面纳米化Cu-10％Ni合金在酸性硫酸钠溶液(0.05 mol/LNa2S04+ 0.05 mol/LH2SO4)的电化学腐蚀行为.结果表明:原始Cu-10％Ni合金和表面纳米化合金在腐蚀介质中的极化曲线均有钝化现象产生;但表面纳米化处理之后的合金的耐蚀性下降了,腐蚀速率加快了;且合金的腐蚀性能随着表面纳米化时间的延长逐渐降低.     

表面纳米化对304不锈钢/CrN薄膜力学性能的影响

表面纳米化可以显著改善金属材料的表面力学性能,并促进氮、铬等原子的热扩散,文中尝试采用表面纳米化技术改善金属基体/硬质薄膜的力学性能.对304不锈钢采用表面机械研磨处理获得纳米晶粒表层,采用多弧离子镀镀方法在表面纳米化和粗晶粒的304不锈钢基体上沉积CrN薄膜.对两种膜基体系采用X射线衍射、显微硬度测试、压入法和划痕法膜基结合性能评价.结果表明,表面纳米化影响了CrN膜层的组织结构,明显提高了膜基体系的硬度和承载能力,还改善了膜层的韧性,膜基结合性能也得到提高.     

表面纳米化对金属材料电化学腐蚀行为的影响

根据已有的研究结果，总结了表面纳米化对材料电化学腐蚀行为的影响，发现表面纳米化增加了材料表面活性，使活性金属材料溶解速度提高，使钝性金属材料表面更易形成钝化膜；纳米化过程不仅仅促使晶粒细化，往往还引起材料表面其他物理和力学性能的改变，因此，在研究纳米材料腐蚀行为时，应全方位考虑。     

铝合金表面纳米晶化技术和机理研究

采用表面机械研磨的方法,在Al-Zn-Mg合金表面获得了厚20μm、晶粒尺寸为20～25 nm的纳米晶化层,使其表层硬度提高了约4倍。经透射电镜(TEM)观察发现,铝合金在表面机械研磨的过程中,原始粗晶粒内部出现位错墙和位错缠绕结构。随着变形量的增大,位错墙和位错缠绕结构逐步演变成小角度取向差的亚晶界,直至变成大角晶界,形成了纳米晶化层。     

304不锈钢焊缝在室温酸性氯化物溶液中的应力腐蚀行为

本文用慢应变速率实验(SSRT)方法研究了奥氏体304不锈钢焊接接头在室温HCl+NaCl溶液中应力腐蚀开裂(SCC)敏感性H+浓度和Cl-浓度是影响该体系发生SCC的两个重要因素,H+浓度的改变可使材料的腐蚀形态发生变化,对SCC敏感的酸度范围为:5.0x10-4～30MH+,并给出体系“304不锈钢焊缝/HCl+NaCl”的应力腐蚀状态图([Cl-]-[H+]-SCC图)焊缝区是焊接接头的SCC敏感区,应力腐蚀裂纹是沿着被选择性溶解的奥氏体枝晶间的δ-铁素体扩展的,断口具有奥氏体枝晶骨架的形貌.该体系     

309不锈钢纳米涂层在酸性溶液中的电化学腐蚀行为

用动电位极化、恒电位极化及交流阻抗技术研究了 309 不锈钢及其溅射纳米涂层在 0.25 mol/L Na2SO4 0.05 mol/L H2SO4 和 0.5 mol/L Nacl 0.05 mol/L H2SO4溶液中的电化学腐蚀行为.结果表明,在 0.25 mol/L Na2SO4 0.05 mol/L H2SO4 溶液中,纳米涂层和不锈钢形成的钝化膜的抗腐蚀能力差别较小;而在 0.5 mol/L NaCl 0.05mol/L H2SO4 溶液中,纳米涂层的耐点蚀性能有了很大提高,这是由于纳米化使涂层表面形成的钝化膜更加致密、更加稳定;同时,通过容抗测量研究了纳米涂层和不锈钢钝化膜的电子结构,并提出了相应的腐蚀机制.     

高铬铁素体不锈钢447在浓H_2SO_4溶液中的腐蚀电化学行为

采用电化学技术研究了高铬铁素体不锈钢447(以下称447不锈钢)在40~80℃,85%~98%H_2SO_4(质量分数)溶液中的腐蚀电化学行为。结果表明:在80℃,85%~95%H_2SO_4溶液中,447不锈钢呈现出周期性的活化-钝化腐蚀的特性,这种电化学振荡主要是由自钝化态下形成的p型半导体钝化膜的产生和溶解与电化学反应的耦合而导致的;在40~80℃,85%~98%H_2SO_4溶液中,447不锈钢的耐蚀性随温度的升高和H_2SO_4含量的减少而降低;随温度的升高,波动性加强,H_2SO_4质量分数小于98%时,随其含量的升高波动性加强,H_2SO_4质量分数不小于98%时,可使447不锈钢在H_2SO_4溶液中处于稳定的钝态,447不锈钢在自钝化态下的腐蚀主要由电荷转移步骤所控制。     

表面机械研磨对304不锈钢渗氮组织性能的影响

对304不锈钢表面进行表面机械研磨处理(SMAT),再进行不同温度下的低温等离子渗氮。利用光学显微镜、XRD、SEM和EDS,分析渗氮层的物相、显微组织和元素;采用显微硬度计检测渗氮后硬度的变化;采用电化学工作站测试渗氮后试样的腐蚀性能。结果表明,经过1800 s的表面机械研磨处理,材料的渗氮组织性能达到最好,样品表面生成一层晶粒细化层,可以明显促进304不锈钢的低温渗氮。1800 s的表面机械研磨处理后,在350℃下进行渗氮,可以获得一层厚度约3μm的渗氮层,其硬度高达925 HV0.05。和未处理的试样对比,自腐蚀电位升高了0.2 V,自腐蚀电流降低了4.22×10-4A·cm-2。     

304不锈钢在模拟废吸收液中的腐蚀行为初步实验研究

通过对304不锈钢挂片进行静态实验和动态实验,得出:在温度为25℃、60℃,pH=7、8的含氯模拟废吸收液中,当氯离子浓度为0.29mol/L时,挂片未腐蚀,改变溶液配制方法,提高浓度为0.4652mol/L,挂片仍未腐蚀。     

机械研磨诱导316L不锈钢表层组织的演变

选取具有中等层错能的316L不锈钢进行表面机械研磨处理(SMAT),制备出纳米结构表层,用X射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)研究横截面组织的演变过程．晶粒细化机理如下：奥氏体粗晶内部通过位错湮灭和重组形成位错胞;应变量和应变速率的增加诱发了机械孪生,形成了片层状孪晶;孪晶内部通过位错的运动使显微组织逐渐由片层状向等轴状转变,且晶粒尺寸逐渐减小、取向差逐渐增大;最终形成等轴状、取向呈随机分布的纳米晶组织．同时,对层错能对微观变形方式和纳米化行为的影响进行了讨论。     

304L不锈钢在硼酸水溶液中的腐蚀行为

采用动电位极化曲线、电化学阻抗谱、扫描电镜和能谱分析方法研究了304L不锈钢在硼酸水溶液中的腐蚀行为。结果表明,304L不锈钢的自腐蚀电位和腐蚀电流密度随着硼酸水溶液温度的升高而增大;不同温度下的电化学阻抗谱呈单容抗弧,表现为一个时间常数,80℃硼酸水溶液中的阻抗模值较小;随时间的延长,304L不锈钢的均匀腐蚀速率逐渐降低,并且维持在较低的腐蚀速率。     

316L不锈钢在模拟体液中的腐蚀行为

目的研究316L不锈钢生物医用材料植入体内初期的表面行为。方法在模拟体液中,采用浸泡实验,表征了316L不锈钢浸泡不同时间的表面形貌、润湿性及耐腐蚀性。结果白光干涉测试结果表明,样品表面粗糙度随浸泡时间的延长而变大。浸泡1 d后,在样品表面出现大量无规则的腐蚀坑,腐蚀坑内出现金属的溶蚀。润湿性测试结果显示,随浸泡时间的延长,316L不锈钢的接触角减小,亲水性增强,表面能增加。电化学测试表明,浸泡1周后,316L不锈钢的自腐蚀电流为浸泡前的3倍多,腐蚀速度增大,耐腐蚀性变差。结论在模拟体液中,316L不锈钢表面存在局部腐蚀,材料的表面形貌、成分、润湿性及耐腐蚀性均发生改变。     

304NG奥氏体不锈钢在超临界水环境中的腐蚀行为

采用腐蚀增重法研究了304NG奥氏体不锈钢在550~650℃/25 MPa的超临界水(SCW)中的腐蚀行为。使用SEM和EDS分析了材料的氧化动力学、氧化膜表面形貌、氧化膜截面形貌和合金元素分布。结果表明:304NG奥氏体不锈钢在SCW中的腐蚀增重服从抛物线生长规律;在550℃的SCW中具有较好的抗腐蚀性能,当温度升高到650℃时,腐蚀增重速率急剧升高;304NG奥氏体不锈钢在SCW中腐蚀初期形成薄而致密的氧化膜,之后则会出现疖状腐蚀,并且腐蚀岛的尺寸随着腐蚀时间的延长而逐渐增大,650℃时尤为明显;腐蚀生成的氧化膜形态为典型的双层结构。     

聚苯胺/不锈钢双极板在H2SO4中腐蚀性能的变化规律

目的提高质子交换膜燃料电池(PEMFC)双极板的耐蚀性。方法采用循环伏安法,在316L不锈钢(SS)表面电合成导电聚苯胺(PANI)膜,制备PANI/316L SS复合双极板。用红外光谱确定PANI官能团结构,用扫描电镜观察表面形貌,用X射线光电子能谱研究PANI膜成分和键合状态。用0.2 mol/L H2SO4模拟PEMFC腐蚀环境,采用极化曲线研究PANI/316LSS耐腐蚀性能,采用开路电位(OCP)和电化学阻抗谱(EIS),研究PANI/316L SS在长期浸泡过程中的腐蚀行为的变化规律。结果 PANI膜具有中间氧化态结构,呈现纤维堆积形貌。XPS结果表明,PANI膜中含有C、N、S和O等元素,聚合过程中"对阴离子"SO42-通过"掺杂"进入PANI分子链。涂覆PANI薄膜的316L SS腐蚀电位提高了0.17 V,长期浸泡过程中,OCP介于0.19～0.32 V之间,说明PANI/316L SS的腐蚀倾向降低。浸泡初期,OCP增大对应于膜/基界面处钝化膜的形成;浸泡中期,OCP下降/上升与钝化膜的溶解/修复有关;浸泡后期,OCP持续下降源于钝化膜的溶解。EIS的Nyquist图由高频端容抗弧和低频端扩散尾构成。结论随着浸泡时间延长,PANI膜被氧化,导致"对阴离子"SO_4~(2-)从PANI中发生"脱掺杂",使膜电阻增加,容抗弧半径增大。浸泡82天,PANI/316L SS体系仍具有良好的耐腐蚀性能。     

Cl~-对高氮不锈钢在0.5mol/L NaOH溶液中腐蚀行为的影响

利用动电位极化曲线、电化学阻抗谱和恒电位极化电流响应曲线对一种高氮不锈钢在含不同浓度Cl~-的0.5mol/L NaOH溶液中的腐蚀行为进行了研究。结果表明:高氮不锈钢在含Cl~-的0.5mol/L NaOH中具有良好的耐蚀性,极化曲线表现出阳极钝化特征,Cl~-浓度对点蚀电位无显著影响,钝化电流密度随Cl~-浓度的增加而增大;当Cl~-浓度增加到1.00mol/L时,高氮不锈钢表面生成的钝化膜呈n型半导体,仍具有良好的保护性,钝化膜的载流子密度随着Cl~-浓度的增加而增大。     

304 不锈钢在模拟深海和浅海环境中的应力腐蚀行为

目的研究304不锈钢在模拟深海和浅海中的应力腐蚀开裂(SCC)行为。方法通过控制不同环境因素模拟南海某海域环境,利用动电位扫描、交流阻抗谱、慢应变速率拉伸(SSRT)及SEM表面分析等手段进行研究。结果 304不锈钢在模拟海水溶液中呈现钝化状态,出现应力腐蚀敏感性,且裂纹扩展方式为穿晶开裂。在深海中的SCC机制为氢致开裂,浅海中的SCC机制主要为阳极溶解。结论 304不锈钢在深海与浅海中的SCC机制不同,但两者的SCC敏感性相近且相对较低,在模拟海水环境中的应用不受海水深度限制。