氯离子环境中掺杂元素对氧化铝表面腐蚀影响的第一性原理研究

铝合金表面改性是提升其耐氯离子腐蚀性能的有效途径,不同合金元素对耐蚀性的影响有差别。采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,研究了氯离子环境中Ga和Sn对Al_(2)O_(3)表面Cl原子吸附行为的影响,并结合电荷和结构分析等讨论了掺杂元素对Al_(2)O_(3)耐蚀性的影响。结果表明:Ga和Sn不改变Cl原子在Al_(2)O_(3)表面最稳定的吸附状态,Ga掺杂在一定程度上提高了表面耐Cl-腐蚀性能,而Sn掺杂降低了表面耐Cl-腐蚀性能。电子结构分析表明,掺杂元素对表面Cl原子吸附行为的影响主要是通过改变表面原子p能带的分布来实现的。

含碳量对轻质Fe-Mn-Al系钢耐蚀性能的影响

设计了碳质量分数分别为0.6%、0.8%和1%的轻质钢系列,研究了含碳量对轻质Fe-Mn-Al系钢耐腐蚀性能的影响。使用电化学分析方法包括极化曲线、电化学阻抗谱(EIS)对试验钢的腐蚀性能进行对比研究,并采用电化学噪声测试技术测得较稳定试样的点蚀发生情况。结果表明,在极化状态下,随着含碳量的升高,轻质Fe15Mn10Al系钢的钝化膜更易形成,但也更易被击穿,导致腐蚀速率提高。随着含碳量的升高,试验钢的表面热力学稳定性下降,导致其腐蚀速率提高。在质量分数为5%的NaCl溶液中,试验钢主要发生的是点蚀腐蚀失效。

Fe-15Mn-10Al-0.3C钢升温过程中κ-碳化物的析出行为研究

利用差示扫描量热分析法(DSC)研究了淬火态轻质Fe-15Mn-10Al-0.3C(质量分数,%)钢在升温过程中κ-碳化物的析出行为。由DSC曲线可以发现,δ-铁素体中淬火时形成的DO3相,先转变为L12相,再转变为κ-碳化物。利用JMAK方法计算了δ-铁素体中κ-碳化物的析出动力学和奥氏体分解动力学。计算结果表明:DO3相向L12相转变的激活能为145.25kJ/mol,L12相向κ-碳化物转变的激活能为81.18kJ/mol。此外,试验钢经600℃时效30s后,δ-铁素体的硬度最高,此时δ-铁素体中κ-碳化物的相对体积分数约为20%。

Cl^(-)在α-Al_(2)O_(3)表面吸附的驰豫方式和溶剂化模型选择

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,研究了模型弛豫方式和隐式溶剂化模型的使用对α-Al_(2)O_(3)(0001)表面初始结构和Cl^(-)在表面吸附行为的影响.结果表明,在VASPsol方法模拟的水溶液环境下,全弛豫的α-Al_(2)O_(3)(0001)模型最上侧两个原子层的层间距变化量分别为-66.0%和+7.7%,更接近于实验值的-51%、+16%.Cl^(-)在液相表面上有着更低的吸附能,更容易与表面发生相互作用.相对于全弛豫的方法,固定底层6层原子的方式对α-Al_(2)O_(3)(0001)的表面结构、Cl^(-)在表面的吸附能、吸附距离以及表面原子bader电荷的变化量均造成了一定的影响.此工作将为α-Al_(2)O_(3)(0001)表面的点蚀研究提供可参照的前期结果和部分参数设置依据.

含碳量对轻质Fe-Mn-Al钢电化学腐蚀性能的影响

用电化学动电位极化曲线和阻抗谱对轻质Fe-Mn-Al系钢在3.5%NaCl(质量分数)溶液中的腐蚀行为进行了研究,并从微观组织上分析其发生腐蚀的原因。结果表明:经过1 100℃固溶处理的试验钢由奥氏体(A)加铁素体(δ-F)两相组成,随着钢中含碳量的增加,奥氏体含量逐渐增加。电化学腐蚀试验结果表明:当碳的质量分数由0.3%增加至1.0%时,钢的耐蚀性先下降后增加。试验钢的失效形式主要表现为铁素体/奥氏体的相间腐蚀。根据EDS分析结果,在铁素体/奥氏体相界处铝含量的下降可能是导致相间腐蚀的主要原因。