2205双相不锈钢在酸性H_2S环境下的应力腐蚀行为及开裂机理

采用C型环实验研究了2205双相不锈钢在饱和H_2S环境下的应力腐蚀行为及开裂机理。结果表明,2205双相不锈钢在NACE标准A溶液中具有良好的抗应力腐蚀能力。通过OM、SEM、EDS及电化学手段分析得出2205双相不锈钢的应力腐蚀开裂经历了表面点蚀、蚀坑形成、H_2S解离、H原子吸附并从蚀坑位置扩散进入金属基体,在金属基体中聚集,通过氢致开裂机制导致裂纹萌生,并逐渐扩展。     

淬火温度对马氏体-铁素体双相不锈钢耐蚀性的影响

采用不同的温度淬火获得不同组织的马氏体-铁素体不锈钢,结合SEM、 XRD、氢渗透等手段研究了马氏体-铁素体不锈钢中各类型组织对氢扩散的影响。结果表明:双相不锈钢经过不同温度淬火后得到的显微组织不同,不同的微观结构显示出不同的氢扩散行为,其中920℃淬火后试样的耐蚀性最优,其组织中的残余奥氏体可以有效阻止氢在金属中的渗透。金属间相对耐腐蚀性具有不利影响,残余奥氏体对材料的耐蚀性贡献最大,马氏体次之,铁素体最小。     

低温条件下氢对双相不锈钢力学性能的影响

研究了加氢条件下在-196～20C温度范围内SAF2205双相不锈钢的力学性能。结果表明:氢使塑性明显下降,在-50℃时达到极大值,随温度降低,氢脆作用减弱;降温及拉伸变形促进马氏体转变,并导致低温强度和延性的增加;氢致脆化与马氏体转变和氢的扩散行为有关。     

MoO42-与 Zn2+对镁合金在 NaCl 溶液中的协同缓蚀作用

采用动电位极化曲线法,结合腐蚀后的表面微观形貌及EDS能谱分析,研究了MoO42-与Zn2+对AZ31镁合金在3.5%NaCl溶液中的协同缓蚀性能。结果表明:0.005 mol/L Zn2+与0.05 mol/L钼酸钠联合作用,可有效抑制镁合金在NaCl溶液中的腐蚀,Zn2+促进MoO42-在合金表面的吸附,缓蚀效果优于单一的钼酸盐缓蚀剂。缓蚀机制是:钼酸盐与Zn2+协同作用,使镁合金表面形成更为致密的钝化膜,从而抑制镁合金的腐蚀。     

H2O分子在α-U(001)表面的吸附和解离

采用广义梯度密度泛函理论研究了H2O分子在α-U(001)表面上的吸附、扩散和解离。结果表明,H2O分子在α-U(001)表面的最稳定构型为平行于表面的顶位吸附结构,吸附能为0.58 eV。吸附作用主要源于H2O分子1b1轨道与表面U原子6d轨道的空间交叠,同时伴有弱的H2O 3a1-U 6d轨道交叠。近邻顶位间H2O分子的扩散能垒为0.20～0.23 eV,预示H2O分子易于在α-U(001)表面发生扩散迁移。OH+H解离吸附较分子吸附在能量上高1.24～1.39 eV,解离能垒为0.56～0.62 eV,预示一定热激活条件下,吸附H2O分子趋向解离形成OH基团和H原子。     

LaNi5（111）表面结构及吸氢机理的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一原理赝势平面波方法,对贮氢合金LaNi5及LaNi5(111)表面的电子结构进行计算,对H原子在LaNi5(111)表面吸附模型进行构型优化.结果表明:LaNi5(111)表面驰豫结构La原子向外凸出,Ni原子向里收缩,凹凸不平的表面层增加表面原子与H原子的接触面积,表面层的有效体积约增大2.3%,有利于H原子向块体内扩散;表面层有净余的0.5个电子,有利于表面层上的电子转移到H原子上;H2分子解离成两个H原子后在LaNi5(111)表面的平衡稳定结构与氢化物LaNi5H7晶体相同位置的结构极为相似;阐述H2分子在LaNi5(111)表面的解离吸附机理,其反应活化能约为0.27 ev.     

海工结构用2205双相不锈钢氢致开裂行为研究

模拟了海工结构的2205双相不锈钢钢筋(A-DSS和B-DSS)在人工海水中不同条件下的服役行为。通过D-S双电解池氢渗透技术测试了氢在两种钢筋中的扩散行为。通过慢应变速率拉伸实验,结合SEM观察,研究了钢筋在空气以及人工海水中的拉伸断裂行为,分析了阴极极化对断裂行为的影响。结果表明,氢在ADSS和B-DSS两种钢筋中的扩散系数D分别为2.36×10~(-10)和2.31×10~(-10)cm~2/s。当A-DSS和B-DSS在人工海水中外加阴极极化电位分别为-800和-700 mV (SCE)时,两种钢筋的环境断裂敏感性最低。利用SEM观察了在外加电位下断裂试样的表面形貌,可观察到表面裂纹在铁素体相中萌生并扩展,终止于奥氏体相或两相界面。     

微观组织对2205双相不锈钢氢脆敏感性的影响

采用金相显微镜,氢渗透试验和慢应变速率拉伸试验结合扫描电镜研究了微观组织对2205双相不锈钢氢渗透行为及氢脆敏感性的影响。微观组织分析表明,随着固溶处理温度升高,铁素体含量升高,奥氏体含量降低。氢渗透试验结果显示,随着铁素体含量升高,氢在2205双相不锈钢中的扩散系数增大。结合慢应变速率拉伸试验和断口形貌观察发现,950 ℃固溶处理的2205双相不锈钢的氢脆敏感性较高,呈现脆性断裂;而1050 ℃固溶处理试样中的铁素体和奥氏体含量较均衡,氢脆敏感性较低,呈韧性断裂特征。     

两种热处理工艺对2205双相不锈钢腐蚀行为的影响

采用动电位极化曲线、显微形貌观察的方法研究了两种热处理工艺对2205不锈钢在高Cl-环境中的腐蚀行为。通过金相组织分析观察热处理后样品的组织形貌,在此基础上建立了显微组织与腐蚀行为之间的相关性。结果表明,950℃热处理+炉冷处理导致2205双相不锈钢中σ相大量析出,造成σ相周围铬和钼含量的减少,从而使双相不锈钢的耐腐蚀性能显著降低。     

氢分子在Mg(0001)表面的吸附与解离性能研究

采用基于密度泛函理论的第一原理计算方法,研究了氢分子(H2)在清洁、空位缺陷及Pd原子吸附的Mg(0001)表面的吸附与解离性能.结果显示:H2在清洁Mg(0001)表面呈较弱的物理吸附,H2解离需克服较高的能垒(1.3774 eV);空位缺陷的存在增强了Mg表面对H2的物理吸附能力,且使H2的解离能垒(1.2221 eV)有所降低;而清洁表面吸附的Pd原子则会与H2产生强烈的化学吸附作用,极大地降低了H2的解离能垒(0.2860 eV).电子结构分析发现:3种表面对H2吸附与解离的催化活性与Mg(0001)表面最上层与H2直接产生吸附作用的金属原子在费米能级(EF)附近s轨道的成键电子数密切相关.     

氧、氢和碳原子在α-铀(001)表面吸附与扩散特性的第一性原理研究

应用第一性原理密度泛函理论系统研究氧、氢和碳原子在α-铀(001)表面的吸附与扩散特性。研究发现:在铀表面氧原子与氢原子择优吸附在H2位置,碳原子倾向于占据在H1位置;氧原子在铀表面的扩散势垒较低,容易在铀表面上扩散,形成表面氧化层;氢原子的扩散势垒较高,碳原子的扩散势垒最大,难以在表面扩散。吸附原子从铀表面向次表面层扩散时,氧原子的扩散势垒很高,难以向次表面扩散;碳和氢原子的扩散势垒较低,特别是在氧的辅助作用下,碳原子向次表面的扩散势垒降低约0.5 eV,使碳原子易于向次表面层扩散;铀表面上会形成氧化层,次表面会形成富碳层,可对铀的进一步氧化起到抑制作用,这与相关实验结果符合较好。     

低温条件下氢对双相不锈钢力学性能的影响

研究了加氢条件下在－１９６－２００－℃温度范围内ＳＡＦ２２０５双相不锈钢的力学性能。结果表明：氢使塑性明显下降，在－５０℃时达到极大值，随温度降低，氢脆作用减弱；降温及拉伸变形促进马氏体转变，并导致低温强度和延性的增加；氢致脆化与马氏体转变和氢的扩散行为有关。     

铁锰复合氧化物吸附法从钼酸盐溶液中分离钨（英文）

考虑到钨、钼不同的地球化学富集行为,研究铁锰复合氧化物(FMBO)、氢氧化铁(Fe(OH)_3)和二氧化锰(MnO_2)三种吸附剂从钼酸盐溶液中分离钨。结果表明,铁锰复合氧化物(FMBO)最适合从钼酸盐溶液中除钨。铁锰复合氧化物在一个较宽泛的p H范围内(6.9~11.3)均有较好的适用性,可以得到钨去除率超过80%,钼损失小于3%。此外,铁锰复合氧化物可以用3 mol/L的氢氧化钠再生,而且钨的去除率经过5次吸附-解吸-再生仍然可以保持不变。表明铁锰复合氧化物吸附法从钼酸盐溶液中除钨具有良好的应用潜力。     

氢在钛晶体中扩散行为的第一性原理

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算H原子在Ti晶格中占据不同位置的体系能量。通过对体系能量变化的分析,探求H原子在Ti晶格中的扩散路径和能量势垒,分析室温下H原子在不同Ti晶体结构中的扩散行为与难易程度。结果表明:H原子在α-Ti晶格中从八面体间隙与四面体间隙共用面扩散、迁移,而在β-Ti晶格中则从两相邻四面体间隙共用面扩散、迁移。H原子在β-Ti晶格中扩散迁移所需克服的能量势垒比在α-Ti晶格中扩散迁移所需克服的能量势垒小、更容易进行扩散。在α+β钛合金中,处于β相四面体间隙中的H原子在扩散过程中将起到主导作用。     

渤中19-6气田封隔器金属材料的腐蚀适应性评价

在模拟渤中19-6气田井下工况环境中对35CrMo碳钢、42CrMo碳钢、HS110抗硫钢、13Cr不锈钢、13Cr超级不锈钢(13CrS)、2205双相不锈钢等6种金属材料进行了腐蚀试验,研究其腐蚀行为。通过失重法计算金属的腐蚀速率,采用扫描电镜(SEM)观察金属腐蚀形貌,采用X射线光电子能谱仪(XPS)分析腐蚀产物成分。结果表明：HS110抗硫钢、35CrMo碳钢、42CrMo碳钢、13Cr不锈钢、13Cr超级不锈钢、2205双相不锈钢的腐蚀速率依次降低,且所有钢在液相中的腐蚀速率高于其在气相中的腐蚀速率。渤中19-6气田封隔器的中心管推荐选用13Cr超级不锈钢和2205双相不锈钢,卡瓦等功能性部件推荐选用42CrMo碳钢。     

SO_2和H_2O在Cu(100)表面共吸附行为的密度泛函计算(英文)

利用基于密度泛函GGA-r PBE方法的平板模型研究SO2和H2O在面心立方金属Cu(100)表面的共吸附行为。SO2和H2O在Cu(100)表面单分子吸附的计算结果表明,在覆盖度为0.25分子层和0.5分子层的情况,二者均不能以化学键的形式吸附在Cu(100)表面上。针对SO2和H2O在Cu(100)表面的共吸附行为,计算弛豫后的吸附结构、吸附能和电子性质(包括差分电荷密度、价电荷密度、Bader电荷分析和分态密度分析)。结果表明,覆盖度为0.25分子层时,H2O和SO2以化学吸附的形式各自吸附在表面不同Cu原子上;覆盖度为0.5分子层时,H2O分子解离成OH和H,OH吸附在表面Cu原子上,而H与SO2键合后共同远离表面。     

氢在钢铁表面吸附以及扩散的研究现状

氢进入钢铁内部是其发生氢脆的前提,而氢在管线钢表面经历物理吸附、解离、化学吸附、扩散一系列过程才能进入管线钢内部,其中氢原子的化学吸附以及氢扩散是关键步骤。综述了氢在钢铁表面吸附、扩散的研究方法、成果,展望了氢吸附以及氢扩散的研究方向。目前研究氢吸附的主流方法是第一性原理计算。在氢扩散研究方面,试验研究能够分析钢铁组织、相、宏观尺度因素变化对氢扩散的影响;有限元、分子力学、第一性原理多种尺度模拟计算可以分析微区结构变化对扩散的影响。氢在表面的吸附以及表层原子的扩散对氢脆有重要影响,但氢原子在钢铁表面的吸附以及表层扩散主要集中在无缺陷的αFe表面。氢与缺陷的相互作用研究主要集中在体相内部,钢铁表面状态的变化对氢吸附以及表层扩散的影响相关报道较少。需进一步开展在含缺陷钢铁表面的氢吸附研究,阐释表面应力、位错、晶界、相界、合金元素等因素对氢吸附、表层区域氢扩散的影响机理。     

氢对SAF2205双相不锈钢低温力学性能的影响

采用慢速拉伸的方法研究了加氢条件下ＳＡＦ２２０５双相不锈钢在－１９６～２０℃温度范围内的力学性能。结果表明：氢使钢的塑性明显下降，在－５０℃时达到极大值，温度进一步降低，氢致脆化作用逐渐减弱；降温及拉伸变形能够促进马氏体转变，导致低温强度和延性的增加；氢致脆化与马氏体转变和氢的扩散行为有关。     

氢对SAF2205双相不锈钢低温力学性能的影响

采用慢速拉伸的方法研究了加氢条件下ＳＡＦ２２０５双相不锈钢在－１９６￣２０℃温度范围内的力学性能。结果表明：氢使钢的塑性明显下降，在－５０℃时达到极大值，温度进一步降低，氢致脆化作用逐渐减弱；降温及拉伸变形能够促进马氏体转变，导致低温强度和延性的增加，氢致脆化与马氏体转变和氢的扩散行为有关。     

我国应重视低镍钼双相不锈钢及钢管的研发

从标准方面介绍了欧美双相不锈钢的制造水平,分析了列入美国ASTM标准的10种低镍钼双相不锈钢的化学成分和性能,总结了各低镍钼双相不锈钢在美国棒、板、管材标准中的入编历程,指出了研发低镍钼双相不锈钢及钢管的技术关键.分析认为:近几年以S32101为代表的新型低镍钼双相不锈钢在欧美快速发展,并作为无缝及(或)焊接钢管的新钢种列入美国不锈钢钢管标准;美国还在ASTM不锈钢标准中增列了S8XXXX系列钢;我国应加快低镍钼双相不锈钢及钢管的研发.