用放射性示踪技术研究黄铜应力腐蚀过程的脱锌

用测试~(64)Cu和~(65)Zn同位素γ射线的放射性示踪技术研究了在慢应变速率动态拉伸条件下70/30黄铜在室温1M NaNO_2溶液中,-0.1V(SCE)下的应力腐蚀开裂(SCC)和脱锌行为。结果说明,包含铜在内的局部阳极溶解是该体系SCC的根本原因,而大量的脱锌则加剧了开裂敏感性。在应力达到最高拉伸应力(σ_(UTS))之前的裂纹稳态扩展阶段,脱锌系数最大,此阶段之后由于铜的溶解比例增大,脱锌系数相对较低。在稳态扩展阶段,裂纹尖端导致最大脱锌系数的应变速率估计约为初始应变速率的4倍左右。按择优溶解的体扩散模型算得SCC过程中锌的扩散系数可达10~(-11)cm~2/s数量级以上。文中还讨论了黄铜在亚硝酸盐溶液中SCC过程的脱锌机理。     

含锡70／30黄铜在蒸馏水及Mattsson溶液中的应力腐蚀行为

用SSRT法研究了含锡0.1～2％的70/30黄铜在蒸馏水(0V,SCE)以及在Mattsson溶液(pH7.2,开路电位)中的SCC敏感性。结果表明,在蒸馏水中70/30黄铜抗SCC的最佳锡含量为0.4％;而在Mattsson溶液中,随含锡量的增加,抗SCC性能提高。加锡使黄铜的沿晶开裂向穿晶过渡。分析试验溶液表明,锡的主要作用是抑制了黄铜的脱锌。Mattsson溶液中原有的铜离子在SCC过程中还原沉积,不能用常规的脱锌系数评定黄铜的SCC。此时,单位面积锌的溶解速率却与裂纹平均扩展速率有合理的对应关系。     

用旋转圆盘—圆环电极研究黄铜的阳极溶解

本文采用旋转圆盘——圆环电极研究了黄铜(Cu37Zn)在1N Na_2SO_4及0.5N NaCl溶液中的阳极溶解行为。分别测出了黄铜阳极溶解时铜和锌的阳极溶解分电流密度。实验结果表明,Cu37Zn在上述两种介质中阳极溶解时均存在脱锌现象。在1N Na_2SO_4溶液中测得的脱锌系数强烈地依赖于阳极电位,而在0.5N NaCl溶液中,其脱锌系数与阳极电位的关系不明显。由黄铜中铜和锌的阳极极化曲线外推计算出了黄铜阳极溶解时锌和铜的腐蚀分电流密度,在1N Na_2SO_4溶液中分别为0.089及3×10~(-5)μA/cm~2,在0.5N NaCl溶液中分别为3.6及1.6μA/cm~2。实验还表明,黄铜在上述介质中的阳极溶解过程由扩散步骤所控制。     

氢促进黄铜应力腐蚀及升高脱锌层应力的一致性

黄铜在氨水中腐蚀或应力腐蚀时表面形成脱锌层，它会产生一个会加拉应力，用挠度法和和流和差值法测量了不同氢浓度试样的脱锌层所引起的附加应力，也研究了不同氢浓度试样在氨水中的应力腐蚀敏感性，慢应变速率拉伸表明，黄铜不显示氢脆，但在氨水中显示极高的应力腐蚀敏感性（ISCC），它随试样中氢浓度（C0）升高而升高，脱锌层拉应力σp也随试样中氢浓度的升高而升高，实验表明，应力腐蚀敏感性随氢浓度的变化和脱锌层拉应力随氢浓度的变化相一致。     

阴极极化下X80钢在鹰潭土壤模拟溶液中应力腐蚀行为研究

采用电化学阻抗和慢应变速率方法,结合扫描电子显微镜,研究了不同阴极极化电位下X80钢在鹰潭土壤模拟溶液中的应力腐蚀行为。结果表明：鹰潭土壤模拟溶液中,X80钢/溶液界面处电荷转移电阻随阴极极化程度增加先升后降。在自腐蚀电位条件下开裂机理为阳极溶解,当外加电位为-1000 mV (vs SCE),应力腐蚀敏感性最低,此电位为最佳保护电位;继续增大阴极极化程度,应力腐蚀敏感性增加,此时开裂机制为氢和应力协同作用下的氢致开裂。     

16Mn钢热浸镀ZnAl合金镀层在海水中应力腐蚀行为研究

通过慢应变速率拉伸试验和电化学试验，研究了纯锌、纯铝、ZnAl15、ZnAl25、ZnAl55在海水环境中的应力腐蚀开裂行为。慢应变速率拉伸试验表明ZnAl25在海水中的延伸率最高；快慢扫描极化曲线结果说明纯锌和纯铝在海洋环境中对应力腐蚀开裂较敏感，而ZnAl15、ZnAl25、ZnAl55 3种合金都具备一定的抗应力腐蚀的能力。扫描电镜的结果显示ZnAl25对海洋环境中的16Mn钢具有抗应力腐蚀开裂的作用。     

α+β两相黄铜脱锌机理研究(Ⅰ)

本文采用电化学和痕量分析方法,研究了在连续引进铜离子的去氧酸性氯化钠溶液中α+β两相黄铜的脱锌行为。溶液分析得到的铜、锌离子量随时间的变化与指示铜电极电位随时间的变化,都可以提供黄铜表面上铜沉积的信息。实验结果证明,两相黄铜在实验条件下腐蚀时发生显著的铜再沉积现象,其共轭反应为锌的溶解,故此造成严重脱锌。实验测得,引起铜再沉积的铜离子浓度下限低于10~(-4)M,铜再沉积的表观速度常数为3.7×10~(-4)sec~(-1)。文中还提出了实验体系中的反应模型,并与实验结果进行了比较。     

外加电位对X70管线钢在库尔勒土壤模拟溶液中应力腐蚀开裂敏感性的影响

采用慢应变速率拉仲试验(SSRT)研究了不同外加电位下X70管线钢在库尔勒土壤模拟溶液中的应力腐蚀开裂(SCC)行为,并用扫描电镜分析了不同电位下的断面形貌.结果表明,X70管线钢在库尔勒土壤模拟溶液中具有SCC敏感性;在Ecorr附近施加弱极化时,应力腐蚀开裂敏感性增加;施加强阳极电位时,发生强烈阳极溶解,导致阳极溶解断裂;施加强阴极电位时,析氢过程加强,导致氢致应力腐蚀断裂.     

黄铜脱锌腐蚀的研究进展

综述了黄铜脱锌腐蚀的优先溶解和溶解-再沉积机制、双空位机制和渗流模型,介绍了抑制黄铜脱锌腐蚀的方法以及微量砷、硼元素对抑制黄铜脱锌腐蚀的作用。重点叙述了微量稀土元素在抑制黄铜脱锌腐蚀中的作用机理和其具有的发展前景。     

X70钢焊接接头在近中性溶液中应力腐蚀行为研究

采用慢应变速率试验(SSRT)、扫描电镜以及电化学测量技术研究了X70管线钢焊接接头在近中性模拟土壤溶液中的应力腐蚀开裂(SCC)行为。结果表明,断口和柱面SCC裂纹均发生在热影响区(HAZ)。在试验溶液中,随着外加极化电位降低管线钢SCC敏感性增强,电位负移到一定电位值后,SCC敏感性减弱;随着溶液pH值降低,腐蚀速率增大,敏感电位区间负移。施加阴极电位时,在试样断口观察到明显的准解理脆断特征,断口和柱面有穿晶SCC裂纹。分析了焊接接头试样HAZ的SCC机理,在试验介质中,管线钢应力腐蚀开裂主要受阳极溶解和氢致开裂两种机理的联合作用,适当的电位可以使阳极溶解和氢致开裂的联合作用达到最大,从而造成较严重的应力腐蚀开裂。     

外加电位对X80管线钢在库尔勒土壤模拟溶液中应力腐蚀行为的影响

采用动电位扫描方法和慢应变速率拉伸试验(SSRT)研究了X80管线钢在库尔勒土壤模拟溶液中的应力腐蚀行为,并用扫描电镜观察分析了不同外加电位下的断口形貌。结果表明,X80管线钢在库尔勒土壤模拟溶液中的极化曲线具有典型的活性溶解特征。随外加电位的负移,X80管线钢的应力腐蚀敏感性明显增加。阴极极化条件下,X80管线钢在库尔勒土壤模拟溶液中的SCC的开裂机制为氢致破裂(HIC)。     

锻造流线取向对超高强钢抗腐蚀性能的影响

采用慢应变速率拉伸试验和动电位极化研究了锻造流线方向对23Co13Ni11Cr3Mo超高强钢在3.5%NaCl溶液中的腐蚀性能的影响。结果表明,通过慢应变速率拉伸试验(SSRT),应力腐蚀开裂敏感性随锻造流线与腐蚀面的角度增大而增大,而腐蚀电位降低,腐蚀电流密度增大。沿锻造流线取向的抗腐蚀性能最好,垂直于锻造流线取向的抗腐蚀性最差。     

Al—Li—Cu—Mg合金应力腐蚀性能及机理研究

利用恒应变速率方法研究了Al—Li—Cu—Mg合金的应力腐蚀开裂,包括时效条件及外加电位对应力腐蚀的影响,同时研究了试样表面相对氢浓度与外加电位及应力腐蚀时间的关系,实验结果表明,合金的应力腐蚀性能取决于时效条件,其中峰时效条件下最差,自然时效条件下最好,应力腐蚀敏感性及试样表面氢浓度与外加电位有关,阳极电位增加应力腐蚀敏感性,阴极电位低于临界电位时加速应力腐蚀,认为合金在应力腐蚀过程中阳极溶解与氢脆机制联合作用。     

En24钢在海水中的应力腐蚀

用恒位移弯曲试验,慢应变速率试验、动电位扫描和浸蚀试验研究了En24钢在海水中的应力腐蚀特性。结果表明,En24钢的环境敏感断裂倾向随强度降低而降低;强度低于临界值,则不出现应力腐蚀裂缝。外加电位对En24钢的环境敏感特性有重要影响,裂缝扩展平台速度于-900mV处出现极小值。依据裂缝扩展动力学、断口形貌、物理冶金参数和电化学等方面的判据,认为En24钢在海水中的应力腐蚀与电位密切相关。低于-900mV,属氢致开裂;高于-900mV,则由阳极溶解过程所制约;在一定电位范围内,不排除两种机理共同作用的可能性。     

氢对黄铜脱锌层引起拉应力的影响

黄铜表面在氨水中腐蚀或应力腐蚀时形成脱锌层 ,由此产生一个附加拉应力。实验结果表明 ,脱锌层拉应力σp 随黄铜试样中氢含量w(H)的升高而线性升高 ,即σp/MPa =13.2 5 .2× 10 -6w(H)。黄铜中的氢含量达到 3× 10 -6时 ,可使黄铜在氨水中的应力腐蚀敏感性升高 10 %。氢促进黄铜应力腐蚀的原因是氢含量的增大会引起脱锌层拉应力的增大。     

用废料制备无铅硅黄铜及其耐脱锌腐蚀性能研究

为了降低生产成本,以H65、QSn6.5-1、BZn18-26废料作原料制作了环保型无铅硅黄铜。采用扫描电镜和能谱分析研究了无铅硅黄铜在CuCl_2水溶液中的脱锌腐蚀行为以及合金元素对其耐脱锌腐蚀性能的影响。结果表明,无铅硅黄铜的平均脱锌层深度和腐蚀速度均小于HPb59-1铅黄铜,也即其耐脱锌腐蚀性能优于HPb59-1铅黄铜。Si含量增加会降低硅黄铜的耐脱锌腐蚀性能;加入微量元素Sn和Al有一定的阻碍锌溶解的作用。     

X70管线钢近中性环境氢致开裂与阳极溶解的关系

采用慢速率拉伸试验(SSRT)方法及电化学测量技术,研究了阴极电位下X70钢在某种近中性介质中的应力腐蚀开裂(SCC)机理.试验表明,在近中性介质中,随着电位的降低,管线钢的SCC敏感性增强.但当电位低于某一范围后,SCC敏感性减弱;随着溶液pH值的降低,管线钢的腐蚀速率增大,敏感电位区间负移.分析表明,在近中性介质中,管线钢应力腐蚀开裂主要受阳极溶解和氢致开裂两种机理的联合作用,氢的渗入可能与氢的还原过程及管线钢阳极溶解密切相关.适宜的电位可以使阳极溶解和氢的联合作用增强.增强应力腐蚀开裂倾向.     

CO_3~(2-)-HCO_3~-溶液中X80管线钢焊接接头的应力腐蚀开裂分析

采用慢应变速率试验(SSRT)、扫描电镜(SEM)观察研究了国产X80管线钢焊接接头在0.5mol/LNa2CO3 1mol/LNaHCO3溶液中的应力腐蚀开裂(SCC)敏感性。结果表明,拉伸试样全部断裂在焊缝或热影响区。在所研究的电位区间,拉伸试样随着外加电位正向增加,断面收缩率、断裂时间和断后伸长率增加,而断口部位的裂纹平均扩展速率减小,SCC敏感性降低。试样断口形貌在阴极电位条件下呈准解理断裂,在自腐蚀电位和阳极电位条件下,焊缝试样断口主要是韧性断裂。应力腐蚀机理可以用阳极溶解理论和氢致破裂来解释。     

典型金属材料在淡化海水中的腐蚀性能

采用浸泡试验、电化学测试等手段研究了碳钢、黄铜和不锈钢在淡化海水中的耐蚀性。结果表明,在试验条件下,碳钢发生均匀腐蚀,黄铜发生脱锌腐蚀,不锈钢不发生腐蚀;碳钢和黄铜的腐蚀速率随温度升高而增大,某缓蚀阻垢剂对碳钢和黄铜的腐蚀有抑制作用。随温度升高,不锈钢耐点蚀性能降低,药剂对不锈钢的点蚀性能影响不大。     

高强度预应力钢丝在饱和Ca(OH)_2+NaCl环境中的应力腐蚀开裂

用慢应变速率拉伸和悬臂樑试验法研究了国产高强度预应力钢丝在饱和Ca(OH)_2+NaCl溶液中的应力腐蚀行为。结果表明,钢丝在含有氯离子的Ca(OH)_2溶液中会产生应力腐蚀开裂,其开裂敏感性随溶液中NaCl含量的升高和溶液pH值的降低而增大。Ca(OH)_2溶液中有Na_2SO_4存在也对钢丝的应力腐蚀带来不良影响。向Ca(OH)_2+NaCl溶液中添加NaNO_2可以抑制离氯子对钢丝应力腐蚀的有害作用。结合闭塞电池模拟试验中溶液pH值的变化以及极化电位和加载载荷谱对开裂敏感性的影响等试验结果,讨论了钢丝在Ca(OH)_2+NaCl溶液中应力腐蚀开裂的机理和应变率的作用。