Ti-48Al-2Cr-2Nb钝化膜的电化学性能及形成机理

探究Ti-48Al-2Cr-2Nb合金钝化膜的耐腐蚀性和形成机理对提高电解加工过程中的抗杂散腐蚀具有重要意义。通过极化曲线确定了Ti-48Al-2Cr-2Nb合金的钝化电位,采用X射线光电子能谱确定了钝化膜的成分与结构,并运用电化学阻抗谱和Mott-Schottky理论分析了钝化膜的电化学性能。结果表明,Ti-48Al-2Cr-2Nb合金在NaNO3电解液中钝化电位区间为0.079～1.896V,钝化膜主要成分为Al₂O₃、TiO₂及少量的Nb₂O₅,呈双层多孔结构,具有良好的耐腐蚀性。钝化膜具有n型半导体特性,载流子密度随钝化电位的增加而降低。最后,构建了钝化膜形成示意图,揭示了Ti-48Al-2Cr-2Nb合金钝化膜的形成机理与成相膜理论相符,以半球体模型延展并形成独立的相。     

NiAl基多相金属间化合物在LiCl-Li2O熔盐中的腐蚀行为

利用浸没法腐蚀实验研究了NiAl-28Cr-5．8Mo-0．2Hf和Ni-25A1-15Cr合金在750℃下，LiCl-10wt％Li2O熔盐中的腐蚀行为。实验结果表明：NiAl-28Cr-5．8Mo-0．2Hf和Ni-25A1-15Cr两种合金在750℃，LiCl-10wt％Li2O熔盐中的腐蚀产物都为LiCrO2、LiAlO2，NiAl-28Cr-5．8Mo-0．2Hf合金的耐蚀性能优于Ni-25Al-15Cr合金，主要是由于NiAl-28Cr-5、8Mo-0．2Hf合金两相里的NiAl(β）相的腐蚀滞后于Cr(Mo)相的腐蚀。在此种熔盐腐蚀环境下，两种合金形成的腐蚀层都是非保持性的，因此腐蚀动力学曲线呈直线。     

不同环境气氛中NiAl-2.5Ta-7.5Cr-1B-5Co-2.5Re合金的摩擦磨损特性

本工作研究了空气、真空以及氮气环境中NiAl-2. 5Ta-7. 5Cr-1B-5Co-2. 5Re合金的磨损特性。采用XRD、SEM、EDS分析了合金的相组成与磨损机制。结果表明:真空与氮气中,合金磨损表面没有形成氮化物以及化学吸附层,合金与对磨件直接接触磨损;空气的氧化作用导致部分合金磨损表面生成了氧化膜,产生一定程度的氧化磨损。不同环境气氛中,合金的磨损率主要受控于磨损表面接触状态和磨损机制;当载荷为3～5 N时,磨损表面呈弹性接触状态,磨损率主要受控于粘着磨损机制;当载荷为10～20 N时磨损表面呈塑性接触状态,磨损率主要受控于磨粒磨损机制。真空与氮气中,合金的摩擦系数主要受控于摩擦力的剪切作用;空气中,磨损表面的氧化膜对摩擦系数产生重要影响。     

新型奥氏体耐热钢钝化膜的XPS谱研究

为了比较新型耐热钢CHDG-A钝化处理前后的耐腐蚀性能,以及研究钝化膜的组成,采用6％FeCl3溶液浸泡法研究了3种不同表面粗糙度的CHDG-A合金试样的抗点蚀能力,并用X射线光电子能谱(XPS)研究了经硝酸钝化后合金表面钝化膜的主要成分.结果表明:表面粗糙度越大,合金的抗点蚀性能越差,而经过硝酸钝化后耐蚀性能大幅提高;钝化膜表面的主要成分是CrO3、Cr2O3、Fe2O3等氧化物,钝化膜内部主要为Cr2O3 Fe3O4、Cr单质、Fe单质、Ni单质等,Cr、Ni单质的存在有利于提高钝化膜的稳定性.     

Al和Mo含量对热等静压制备的FeCrAlMo合金组织及拉伸性能的影响

FeCrAl合金由于具有良好的高温抗氧化性能和力学性能而广泛应用于高温和氧化性气氛环境。本研究通过粉末热等静压制备出Fe-22Cr-3Al-3Mo和Fe-22Cr-2Al-5Mo两种成分的合金,对粉末的显微组织、热等静压后两种成分合金的组织及拉伸性能进行对比分析,结果表明:Fe-22Cr-3Al-3Mo合金20℃时的强度和塑性都高于Fe-22Cr-2Al-5Mo合金,而500℃时的强度和塑性都低于Fe-22Cr-2Al-5Mo合金;Fe-22Cr-3Al-3Mo合金中析出相主要为分布在晶界及晶内的细小AlN相及少量粗大的富Cr相,Fe-22Cr-2Al-5Mo合金中析出相主要为大尺寸的富Cr碳氧化物;Al含量降低、Mo含量增加,晶界形成较多的大尺寸富Cr相,导致Fe-22Cr-2Al-5Mo合金在20℃时塑性较差。     

TiAl涂层对Ti_3Al合金腐蚀行为的影响

利用磁控溅射的方法在Ti_3Al合金上溅射Ti-48Al-8Cr-2Ag (原子分数/%)涂层,研究涂层对Ti_3Al合金熔盐热腐蚀和电化学腐蚀行为的影响.同时通过TEM,SEM,EDX,电化学工作站对合金的腐蚀进行研究,并对腐蚀机理进行探讨.结果表明:在熔盐热腐蚀中,涂层对基体具有很好的防护作用,这主要是因为Ti_3Al合金表面发生了大面积的脱落,而涂层试样表面腐蚀膜结合牢固.经过电化学腐蚀研究,涂层试样表面发生明显的分级钝化现象,表明涂层在Na2SO4+K2SO4溶液中具有很好的钝化性能,显示了很好的抗电化学腐蚀性能.     

Ti-48Al-8Cr-2Ag纳米晶涂层对TiAlNb合金腐蚀行为的影响

研究了磁控溅射的Ti-48Al-8Cr-2Ag（原子数分数,％）纳米晶涂层对Ti-46．5Al-5Nb合金腐蚀行为的影响．结果表明,在600～700℃盐水蒸气的协同作用下,TiAlCrAg涂层使TiAlNb合金腐蚀速率降低．Nb是TiAlNb合金在700℃盐水蒸气协同作用下生成致密TiO2膜的主要原因．氯化物侵蚀α2相,使TiAlNb合金在盐和水蒸气综合作用下加速腐蚀,TiAlCrAg涂层中较少的α2相以及Laves相中较高的Cr含量是腐蚀速率降低的主要原因．     

Ni,Mo和Cu添加对13Cr不锈钢组织和抗CO2腐蚀性能的影响

采用正交实验法,通过等离子电弧炉制备添加不同含量Ni,Mo和Cu元素的13Cr不锈钢,研究合金的微观组织、结构特征以及饱和CO2油田采出液中的腐蚀电化学和高温高压浸泡腐蚀行为。结果表明:合金组织主要为马氏体和铁素体,随Ni,Mo和Cu含量不同而变化;Ni4Mo1.2Cu1.4合金中马氏体含量较高,硬度达到296.48HV1.0;所有合金均呈现出明显钝化特征,Ni4Mo1.2Cu1.4合金具有最低的维钝电流密度2.99×10-6A.cm-2和最高的点蚀电位0.35V(SCE),钝化稳定性最高;制备合金在高温高压下的浸泡腐蚀速率为0.041～0.053mm/a,低于0.076mm/a;Ni,Mo和Cu元素加入提高了合金的自腐蚀电位,降低了腐蚀倾向,其中Cu对于改善合金耐蚀性能作用最为突出。     

Ni,Mo和Cu添加对13Cr不锈钢组织和抗CO_2腐蚀性能的影响EI北大核心CSCD

采用正交实验法,通过等离子电弧炉制备添加不同含量Ni,Mo和Cu元素的13Cr不锈钢,研究合金的微观组织、结构特征以及饱和CO2油田采出液中的腐蚀电化学和高温高压浸泡腐蚀行为。结果表明:合金组织主要为马氏体和铁素体,随Ni,Mo和Cu含量不同而变化;Ni4Mo1.2Cu1.4合金中马氏体含量较高,硬度达到296.48HV1.0;所有合金均呈现出明显钝化特征,Ni4Mo1.2Cu1.4合金具有最低的维钝电流密度2.99×10-6A.cm-2和最高的点蚀电位0.35V(SCE),钝化稳定性最高;制备合金在高温高压下的浸泡腐蚀速率为0.041～0.053mm/a,低于0.076mm/a;Ni,Mo和Cu元素加入提高了合金的自腐蚀电位,降低了腐蚀倾向,其中Cu对于改善合金耐蚀性能作用最为突出。     

Fe-Ni-Cr(Mo,Cu)合金的腐蚀磨损行为

用自制的销环式腐蚀磨损试验机测定了 Fe-Ni-Cr(Mo,Cu)合金在20%H_2SO_4溶液中腐蚀、阴保、钝化及过钝化等电位区的腐蚀磨损-载荷关系,用 SEM 观察了磨痕。结果表明,材料流失量远大于18-8不锈钢,而且主要是磨损造成的。合金中 Ni 的含量高,降低了形变强化能力,是耐磨性下降的原因。     

新型渣浆泵用材料的腐蚀性能研究

针对渣浆泵用耐磨蚀材料在服役过程中由于腐蚀严重导致使用寿命缩短的问题,研发了一种新型耐磨蚀材料(A合金)。采用金相显微镜、X射线衍射仪、全浸腐蚀、扫描电镜、极化曲线、阻抗谱、X射线光电子能谱对材料在模拟服役环境腐蚀液中的腐蚀速率、腐蚀特征、电化学特性以及钝化膜组成进行了分析。将A合金与SUS316L不锈钢、KMTBCr26高铬铸铁进行对比分析,结果表明:A合金的显微组织是由高铬的奥氏体基体以及高硬度的M_(23)C_6型碳化物组成,这种碳化物类型使得材料具有优异的耐腐蚀性能。在室温条件下腐蚀192 h,A合金、SUS316L、KMTBCr26的腐蚀速率分别为0. 019 7 mm/y、0. 322 mm/y、26. 039 6 mm/y。A合金表面出现少量点蚀坑,而SUS316L和KMTBCr26材料表面发生局部腐蚀甚至全面腐蚀。A合金基体在析出碳化物后Cr含量没有出现贫化,降低了相与基体之间的腐蚀电位差;材料中富含的Cu元素使得表面钝化膜的稳定性提高。在电化学腐蚀过程中,A合金的自腐蚀电位最高、腐蚀电流密度最小、阻抗谱容抗弧半径最大、腐蚀倾向最小、表面形成的钝化膜稳定性最强,钝化膜的组成为Fe_2O_3、Cr_2O_3以及部分Cu氧化物。     

非晶态合金的耐腐蚀性能

1974年日本东北大学金属材料研究所奈贺正明,桥本功二和增本健等首次研究了非晶态合金的耐腐蚀性能。发现:Fe-Cr-P-C 和 Fe-Cr-Ni-P-C 非晶态合金在酸性和中性氯化物介质中(如1N NaCl,不同浓度的 HCl 及10?Cl_2·6H_2O)不发生点蚀。并且含 Cr≥8(at)%的非晶态合金168h 浸渍试验后蚀速为零(表1)。这些非晶态合金和18Cr-8Ni 及17Cr-14Ni-2.5Mo 晶态不锈钢相比,在酸性和中性氯化物介质中显示了极为优良的耐腐蚀性     

Fe-16Cr-2.5Mo合金悬臂梁减振性能的研究

从解决工程应用问题出发,分别利用加速度传感器与应变传感器,在20 Hz～400 Hz范围内,采用相同的实验方法对比研究了0Cr18Ni9Ti不锈钢、1 100°C退火态与冷轧态Fe-16Cr-2.5Mo合金悬臂梁在宽频带激励下的减振性能.研究结果表明,热处理对Fe-16Cr-2.5Mo合金梁的减振性能有很大的影响, 自由振动下退火态悬臂梁的振动加速度和应变衰减较冷轧态与0Cr18Ni9Ti不锈钢显著;受迫振动下退火态悬臂梁的振动加速度峰值与应变峰值较0Cr18Ni9Ti不锈钢与冷轧态有明显的下降.     

氯盐环境中新型合金耐蚀钢筋Cr10Mo1的钝化行为

应用线性极化、电化学阻抗谱与电容电位法等方法对比研究了合金耐蚀钢筋Cr10Mo1和普通碳素钢筋在预含不同浓度(0mol·L~(-1)、0.1mol·L~(-1)、0.3mol·L~(-1)、0.6mol·L~(-1))氯盐的较低碱度(pH=12.5)模拟混凝土孔溶液中的钝化行为,利用XPS方法分析钢筋钝化膜组成结构,分析了氯盐作用下两种钢筋钝化行为变化存在差异的原因,揭示了合金耐蚀钢筋强易钝化机制。结果表明:在各氯盐浓度下,合金耐蚀钢筋均能良好致钝且钝化效果并无较大差距,而普通碳素钢筋随氯盐浓度增大钝化效果显著减弱,当氯盐超过一定浓度则几乎不钝化,甚至发生明显点蚀。Cr氧化物作为合金耐蚀钢筋钝化膜不同于普通碳素钢筋的关键成分,高浓度氯盐作用下仍可保持稳定并维持钝化膜层完整密实,从而使耐蚀钢筋呈现强易致钝特性。     

合金成分对定向凝固合金IC6显微组织和力学性能的影响

在研制Ni3Al基合金IC6的过程中系统地进行了Al,Mo,B,C,Nb,Zr,W,Cr,Re等元素含量对合金组织和力学性能影响的研究,最终确定了合金的最佳成分（wt%)范围为：Ni-(7.5-8.5)Al-(10-14)Mo-(0.02-0.l5)B。     

Cr(Ⅲ)热浸镀锌钝化液的研究

由于Cr(Ⅵ)对环境有不利影响,因此寻找不合Cr(Ⅵ)的钝化液非常重要.研究在连续热浸镀锌钝化液中以Cr(Ⅲ)、铈、钴替代Cr(Ⅵ),钝化液通过辊涂和烘干处理工艺得到钝化膜.试验通过电化学方法研究钝化膜的抗腐蚀行为.SEM形貌观察发现,所获得的钝化膜较Cr(Ⅵ)钝化膜具有更加致密的表面膜层,SiO2在膜层结构中阻碍了微裂纹的扩展,提高了膜层抗形变性能;电化学极化曲线研究表明,铈、钴抑制了阳极极化腐蚀过程;盐雾试验结果表明,复合钝化膜较传统钝化膜具有更好的抗蚀性能.钝化膜的膜附着量达70-80 mg/m2,试样出现锈蚀的时间可以达到192 h,试验色差为1.5.     

NiCr合金在含氯氧化性气氛中的高温腐蚀

研究了纯Ni以及不同Cr含量的NiCr合金在5%O2-0.3%HCl-N2(体积分数)气氛中800℃的腐蚀行为,结果表明:在氧化膜/基体金属界面处有氯化物生成,合金的加速腐蚀机制为氯参与的"活化腐蚀"过程.NiCr合金在腐蚀初期表现为失重与生成Cr的氯化物和氯氧化物的挥发性有关,但Cr依然有益于合金的抗氯化-氧化腐蚀性.     

Fe-16Cr-2.5Mo合金构件减振降噪性能实验研究

从某一实际工程应用背景出发,在20Hz～400Hz范围内,采用相同的实验方法研究了0Cr18Ni9Ti不锈钢与Fe-16Cr-2.5Mo合金圆筒状构件在宽频带激励条件下的减振降噪性能.结果表明,在20Hz～400Hz频带内Fe-16Cr-2.5Mo阻尼合金使振动得到有效抑制,降噪效果也很明显.     

合金元素对Al-Mg合金抗腐蚀性能及拉伸性能的影响

为了在保证力学性能的基础上提高铝合金的抗腐蚀性能,采用拉伸试验、浸泡腐蚀、动电位极化曲线和形貌观察对添加了Mg、Cr元素的Al-Mg合金的拉伸性能和抗腐蚀性能进行了分析.结果表明:与Al-2.03Mg合金相比,Al-2.90Mg合金的屈服强度和抗拉强度提高,但抗腐蚀性能明显降低;而添加了少量Cr的Al-2.90Mg-0.15Cr合金,其屈服强度和抗拉强度进一步增大,且抗腐蚀性能与Al-2.03 Mg合金相比没有明显下降,甚至在模拟海水腐蚀液中浸泡1 500h后,Al-2.90Mg-0.15Cr合金具有比Al-2.03 Mg合金更低的平均腐蚀速率,说明适量添加Mg和Cr元素,能够在保证抗腐蚀性能的基础上,有效提高铝合金的屈服强度和抗拉强度.     

高硼铸钢的研究进展

高硼铸钢是以B为主要合金元素的新型耐磨材料。围绕高硼铸钢组织中的Fe_2B,简单介绍了合金元素对高硼铸钢组织及力学性能的影响。然而,除耐磨以外,高硼铸钢在耐高温熔体(Zn、Al)腐蚀方面也展现出优异的性能。结合笔者已有的研究成果,重点介绍了新型高硼铸钢的耐铝液腐蚀及耐铝液腐蚀-磨损性能,硼化物对改善高硼铸钢的耐铝液腐蚀及耐铝液腐蚀-磨损性能起到了非常重要的作用。富Cr和富Mo的Fe_2B在铝液腐蚀过程中表现出不同的行为:富Cr的Fe_2B与铝液反应生成周期性层片结构,而富Mo的Fe_2B则是发生断裂、剥落;在铝液腐蚀-磨损过程中,初生富Cr的Fe_2B发生Fe元素的优先溶解,之后在磨损的作用下开裂、剥落,但相关机理还需深入研究。最后,对高硼铸钢的研究进行了展望。