轧制压下量对WE43镁合金腐蚀行为的影响

在500℃下制备压下量分别为0、25%、45%和80%的轧制WE43镁合金,并研究其在3.5 wt.%NaCl溶液中的腐蚀行为。采用光学显微镜(OM)、透射电子显微镜(TEM)和电子背散射衍射(EBSD)对轧制WE43合金的显微组织演变过程进行表征。结果表明,随着轧制压下量增加,合金的基面织构逐渐增强,晶粒尺寸逐渐减小。此外,仅压下量为45%的合金中存在弥散分布的动态析出相。浸泡实验和电化学实验结果表明,轧制WE43合金的耐蚀性由高到底的顺序为压下量45%>压下量80%>压下量25%>压下量0。压下量45%的合金具有最好的耐蚀性,主要原因是基体中大量弥散分布的析出相能促使致密腐蚀产物膜的形成。压下量为80%合金的腐蚀速率增加是析出相回溶至基体所致。析出相是轧制WE43合金腐蚀速率的主要影响因素,而晶粒尺寸、基面织构和形变孪晶是次要影响因素。

TC4表面TiN/Ti涂层的热腐蚀行为研究及第一性原理计算

目的综合评估涂层性能、延长压气机叶片的使用寿命,进行TiN/Ti涂层及冲蚀后TiN/Ti涂层的热腐蚀行为机制研究。方法进行了完整TiN/Ti涂层及冲蚀后TiN/Ti涂层300℃/120h的热腐蚀实验,腐蚀介质为95%(质量分数)Na_(2)SO_(4)+5%(质量分数)NaCl。冲蚀实验采用形状不规则的SiO_(2)颗粒,冲蚀角为45°,冲蚀速度为130 m/s,供砂速率为6.4 g/min。建立了完整TiN涂层、表面具有孔洞的TiN涂层及表面具有Ti液滴的TiN涂层3种第一性原理腐蚀计算模型。结果TiN/Ti涂层热腐蚀后,液滴处发生氧化并且变得疏松;样品切割边缘产生腐蚀锈迹,最终出现鼓包和裂纹;冲蚀后,涂层表面的完整性受到破坏,相较于未冲蚀区域,冲蚀坑周围更容易出现腐蚀。在热腐蚀过程中,SO_(4)^(2-)中的O和完整TiN涂层中的Ti以及液滴中的Ti电子云团接触,存在电荷转移及成键倾向,具体为Ti失电子、O得电子,腐蚀主要发生在SO_(4)^(2-)中的O与Ti之间。结论第一性原理计算结果与热腐蚀的实验结果相一致,第一性原理计算结果可以从微观上反映液滴和孔洞等缺陷对涂层热腐蚀行为的影响,能够为分析涂层的热腐蚀机制提供理论依据。

时效处理对2195 Al-Li合金挤压型材腐蚀行为的影响

对2195铝锂合金分别进行欠时效(UA)、峰时效(PA)、双级时效(DA)和回归再时效(RRA)处理,观察并讨论其显微组织、晶间腐蚀(IGC)、剥落腐蚀(EXCO)和应力腐蚀开裂(SCC)行为。结果表明,合金经不同时效处理后,其IGC和EXCO耐蚀性顺序为:RRA>UA>DA>PA。PA和UA态的低耐蚀性主要是T_(1)相在晶界处连续析出形成连续的腐蚀通道引起的,而粗大不连续析出的T_(1)相以及较宽的无析出带导致的腐蚀通道中断是RRA态具有最佳耐蚀性的原因。RRA态合金表现出最好的抗应力腐蚀性能,抗应力腐蚀顺序为:RRA>DA>UA>PA。晶间T_(1)相的不连续析出促进了腐蚀裂纹穿过晶界进行扩展,从而提高了2195铝锂合金的抗应力腐蚀性能。

装备典型材料循环盐雾加速腐蚀行为与机理研究

目的研究装备典型材料在循环盐雾试验条件下的加速腐蚀行为与机理,建立快速分析和表征碳钢腐蚀性能的试验方法。方法通过实施模拟海洋大气环境腐蚀效应及作用特点的循环盐雾加速腐蚀试验,采用SEM、XRD及电化学测试等手段,表征和分析样品腐蚀质量损失、腐蚀形貌、腐蚀产物成分、腐蚀电压、腐蚀电流密度及阻抗等腐蚀性能随暴露时间的变化规律,归纳碳钢的加速腐蚀行为和电化学机理。结果碳钢样品腐蚀质量损失动力学符合幂函数规律,腐蚀速率整体呈现先升高、再降低的变化趋势。腐蚀产物为疏松外层与相对致密内层组成的准双层结构,整体呈现从疏松剥落到逐渐增厚致密的变化过程,成分以铁的氧化物和羟基氧化物为主。极化曲线拟合的腐蚀电流密度呈现先波动增加、后减小的变化趋势,腐蚀电位则围绕中枢值上下波动。电化学阻抗谱由2个容抗弧组成,后期容抗弧中低频区的直线表示出Warburg阻抗的典型特征。结论循环盐雾加速腐蚀试验能够较为全面地描述碳钢材料的加速腐蚀行为与机理,为进一步研究装备典型材料室内外腐蚀试验相关性提供条件。

含硫介质中油气管道用X80钢的腐蚀行为及机理

在动态非含硫腐蚀环境以及动态含硫腐蚀环境中对油气管道用X80钢进行腐蚀试验,对腐蚀产物的宏观形貌及微观形貌、腐蚀产物成分进行了分析,并采用电化学测试方法对X80钢的腐蚀过程及机理进行了研究。结果表明:在非含硫环境中X80钢的腐蚀产物与基体结合更加紧密,能够对基体起到一定保护作用;而在含硫环境中,X80钢表面生成的FeS沉淀结构疏松,为离子提供了快速通道,加速了钢的腐蚀。

Mo元素对Al_(0.3)CrFeCoNiMo_(x)高熵合金组织结构、力学性能和腐蚀行为的影响

为提高Al-Cr-Fe-Co-Ni系高熵合金的力学性能和耐腐蚀性能,研究Mo元素对Al_(0.3)CrFeCoNiMo_(x)(x=0.2,0.4,0.6,0.8,摩尔比,下同)高熵合金的组织结构、力学性能及腐蚀行为的影响。结果表明:随着Mo元素含量的提高,合金由FCC相(x=0.2)转变为FCC+σ双相结构(x=0.4~0.8)。当Mo元素含量由x=0.2增加到x=0.8时,合金的压缩屈服强度和硬度分别由304 MPa和214HV提高到1192 MPa和513HV,塑性应变由>50%降低到5.2%,这主要是由于固溶强化作用和σ相含量增加。该合金系中,Al_(0.3)CrFeCoNiMo_(0.4)和Al_(0.3)CrFeCoNiMo_(0.6)合金具有较高的屈服强度(571~776 MPa)和较好的塑性(塑性应变10.3%~23.8%)。在3.5%(质量分数)NaCl溶液中,Al_(0.3)CrFeCoNiMo_(x)高熵合金发生自钝化,具有较低的腐蚀速率(3.6×10^(-4)~5.9×10^(-4)mm/a),且Mo元素的添加有效抑制了点蚀的发生。合金的耐腐蚀性能随着Mo含量的增加而提高,这与合金表面形成的钝化膜阻抗值和厚度提高有关。适当添加Mo元素可以使Al-Cr-Fe-Co-Ni系合金同时具有良好的力学性能和耐腐蚀性能。

选区激光熔化Ti-6Al-4V合金在模拟乏燃料后处理环境中的腐蚀行为

研究选区激光熔化(SLM)制备的Ti-6Al-4V合金在乏燃料后处理环境中的腐蚀行为。借助光学显微镜、X射线衍射、扫描电子显微镜、电子背散射衍射以及电化学测试等手段研究SLMTi-6Al-4V合金的显微组织及耐蚀性。结果表明,相较于铸造合金,SLM Ti-6Al-4V合金在含氧化性离子的6 mol/L热硝酸溶液中的耐腐蚀性更好。进一步分析表明,SLMTi-6Al-4V合金具有α'+β的微观结构,β-Ti相含量较高且分布均匀,同时其晶粒尺寸较小、晶界密度较高,这种微观结构可提高其在含氧化性离子的硝酸中的钝化能力以及耐腐蚀性。SLM Ti-6Al-4V合金有望在乏燃料后处理过程中得到广泛应用。

高强铝合金腐蚀行为及评价方法研究进展

高强铝合金具有比强度高、加工性能好等特点,广泛应用于航空、航天等领域。腐蚀是影响高强铝合金服役安全稳定的重要因素。本文从高强铝合金的制备工艺出发,重点讨论热处理引起的组织结构变化对高强铝合金耐腐蚀性能的影响,分析高强铝合金的组织结构与腐蚀行为之间的对应关系,提出增强高强铝合金耐蚀性的研究方向。高强铝合金中的元素及相偏析,易导致其组织结构的电化学不均匀,引发基体腐蚀。因此,在合金成分优化的基础上,调控高强铝合金的熔融铸造工艺、加工成形工艺、热处理工艺,制备出元素及第二相分布均匀、电化学性质均一的组织结构,对改善高强铝合金的耐蚀性至关重要。此外,合金中无析出相区域的宽度及晶界析出相间的距离、分布等对合金的腐蚀敏感性具有重要的影响,深入研究并阐明无析出相区域等各类组织结构对合金腐蚀行为的影响规律及机制,是制备高耐蚀高强铝合金的前提。通过优化时效、形变热处理等热处理方法,开发新型的复合热处理方法以平衡高强铝合金的力学性能和耐腐蚀性能。同时,本文论述了高强铝合金耐腐蚀性能的实验方法及评价方法。为了更加高效正确地评估高强铝合金的耐蚀性及服役安全,未来还需要在传统评价方法与数字孪生、虚拟仿真实验、机器学习等现代化数据处理技术的联合使用方面开展进一步的研究工作。

摆动模式对7005-T6铝合金激光焊接头力学性能及腐蚀行为的影响

采用摆动激光焊对7005-T6铝合金进行焊接。利用光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、电子背散射衍射和电化学工作站等研究了三种激光摆动模式对接头微观组织、力学性能和腐蚀行为的影响。结果表明:使用摆动激光焊可以有效改善焊缝成型和降低柱状晶区域宽度;引入摆动模式可以细化焊缝处晶粒,减少气孔缺陷,提高焊缝处硬度和抗拉强度;摆动模式下焊缝晶界析出相尺寸更小,分布更加弥散,降低了腐蚀倾向和明显减少剥落腐蚀失重,同时可减少剥落腐蚀影响深度。经综合性能对比,发现摆动模式优于无摆动,无穷模式优于三角模式。

TiB增强钛基复合材料的热腐蚀行为

钛基复合材料因其优异的高温力学性能,在航空航天和海洋工程领域具有广泛的应用前景。但在高温含盐环境下服役时,会遭受热腐蚀,限制其应用。在钛基复合材料中添加TiB增强相,可进一步提高其高温强度和使用温度,在此基础上,研究其在高温盐环境下的热腐蚀行为和机制。研究了TiB增强钛基复合材料在973 K条件下热腐蚀30 h的腐蚀行为,测定了材料的热腐蚀质量变化,并采用X射线衍射仪(X-ray diffractometer,XRD)、扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)对材料热腐蚀后表面腐蚀产物、形貌以及截面结构进行分析。热腐蚀过程中,材料表面形成细丝状TiO2晶体、微裂纹以及颗粒状腐蚀产物等形貌。结果表明,随着TiB增强相体积分数的增加,材料表面氧化物膜层致密度增加,膜层中缺陷减少,表面腐蚀行为减轻,材料耐热腐蚀性提高。

Ti-10Mo-6Zr-4Sn-3Nb在Hank’s溶液中的腐蚀行为研究

Ti-10Mo-6Zr-4Sn-3Nb(Ti-B12)具有优良的力学性能,可作为生物医用材料使用。然而,对于Ti-B12的腐蚀行为,目前还缺乏研究。通过光学显微镜、X射线衍射和电化学测量研究了铸态、退火、形变3种工艺的Ti-B12的显微组织和在Hank’s溶液中的腐蚀行为。结果表明,与铸态和形变态的Ti-B12相比,退火态Ti-B12具较低的腐蚀电流密度,具有更好的耐蚀性。而施加阳极电位后,退火Ti-B12在动电位极化和静电位极化试验中均表现出较高的钝化电位,较低的钝化电流密度,更高的氧空位扩散系数。这是因为退火态Ti-B12与铸态Ti-B12相比降低了硬度,细化了晶粒,消除了组织缺陷;而形变态Ti-B12在塑性形变过程中产生更多位错,产生β形变孪晶,伴有少量α沉淀相析出,组织硬度提高。这2种工艺与铸态Ti-B12相比组织发生显著变化,也展示出不同于铸态Ti-B12的腐蚀行为。

热处理对选区激光熔化马氏体不锈钢腐蚀行为及组织的影响

采用光学显微镜、电子背散射衍射技术、透射电镜和电化学测试等研究了热处理对选择性激光熔化(SLM)制备的Corrax (CX)不锈钢微观组织和腐蚀行为的影响。首先对SLM CX不锈钢进行了900℃固溶处理1 h,随后在不同温度(430~630℃)下时效处理3 h。结果表明,热处理后SLM CX试样的相对密度达到99%以上,具有较好的致密化效果。电化学测试结果表明,时效温度的选择对SLM CX试样的耐腐蚀性影响较大,试样表面的腐蚀痕迹得到一定程度的改善。530℃时效试样的相对密度最大(99.72%),耐蚀性最好,腐蚀电位最高(-0.1851±0.013 V),腐蚀电流密度最小(0.1203±0.011μA·cm^(-2))。热处理后SLM CX试样的耐蚀性受相对密度、晶粒尺寸、晶界特征分布以及NiAl颗粒沉淀析出的协同影响。

注多元热流体环境下流速对N80钢腐蚀行为的影响研究

目的研究不同流速条件下N80钢在注多元热流体环境中的腐蚀特征,探究流速变化对N80钢腐蚀行为的影响规律及机理。方法利用自制高温高压多相流冲刷腐蚀环路装置模拟不同流速(0、0.5、1.0、2.0m/s)的注多元热流体环境,采用失重法计算不同流速下N80钢的平均腐蚀速率,并同时进行原位电化学测试。采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对不同流速条件下N80钢腐蚀后的腐蚀产物物相组成和表面微观形貌进行分析。结果N80钢在注多元热流体环境中的平均腐蚀速率随着流速增加而增大。流速增加影响O_(2)的扩散传质过程、近表面离子分布和壁面剪切力的大小,使腐蚀产物膜特征发生变化。0m/s时,腐蚀产物主要由FeCO_(3)和少量Fe_(2)O_(3)组成,为单层膜结构,腐蚀形态为均匀腐蚀。0.5~2.0m/s范围内,腐蚀产物种类增加,主要由FeCO_(3)、Fe_(2)O_(3)和少量FeO(OH)组成,呈双层膜结构,同时N80钢表面腐蚀产物膜出现鼓泡,且随流速增加鼓泡数量增加,去除腐蚀产物膜后发现鼓泡下方存在局部腐蚀。原位电化学测试结果表明:随着流速增加,塔菲尔极化曲线的阳极斜率增大,阴极斜率减小。电化学阻抗谱测试结果表明,N80钢表面外层腐蚀产物膜电阻Rf1、电荷转移电阻Rct和扩散电阻W随流速增加而减小。结论流速增大加快了O_(2)的扩散传质过程,使得腐蚀电化学控制步骤由阴极氧扩散过程转变为阳极溶解过程,且试样表面保护性FeCO_(3)膜厚度减小,导致产物膜保护性降低。另外,Fe^(2+)更容易被氧化形成Fe^(3+),局部FeCO_(3)被氧化成为Fe_(2)O_(3),破坏了内层膜的完整性,导致局部腐蚀发生。

Ti基块体非晶合金在酸性溶液中的腐蚀行为

研究Ti_(34.3)Zr_(31.5)Cu_(5)Ni_(5.5)Be_(23.7)块体非晶合金在不同浓度HCl和H_(2)SO_(4)溶液中的腐蚀行为。电化学测试与扫描电子显微镜分析发现,在极化过程中,Cl^(-)离子在HCl溶液中引发点蚀损伤,点蚀电位随溶液浓度的增大而降低,被腐蚀表面的损伤程度则与溶液浓度呈正相关。在H_(2)SO_(4)溶液中材料表面形成钝化膜,表现出良好的耐蚀性。X射线光电子能谱分析发现,随着HCl溶液浓度的增加,钝化膜的稳定性降低。通过浸泡实验得到4种材料的腐蚀速率。结果显示,Ti_(34.3)Zr_(31.5)Cu_(5)Ni_(5.5)Be_(23.7)块体非晶合金在HCl溶液中的耐腐蚀性能最好,其腐蚀速率为7.22×10^(-3) mm/a,约为316L不锈钢腐蚀速率的1/1294。

铝/钢异种金属焊接接头腐蚀行为及其影响因素综述

铝/钢异种金属焊接接头结合了两种材料优异的性能,在各行各业具有较为广泛的应用.由于铝、钢两种金属之间理化性能的巨大差异以及极小的固溶度,导致铝/钢接头容易出现脆性金属间化合物、气孔等缺陷,严重影响着接头的力学性能.然而,随着铝/钢接头越来越广的应用范围和复杂多样的应用环境,接头的耐腐蚀性能也得到了更多的关注.对近些年铝/钢异种金属焊接接头的耐腐蚀方面研究工作做了系统的汇总,旨在从接头腐蚀机理出发,提升接头的耐腐蚀性.综述了接头腐蚀形式规律,并从焊接工艺、腐蚀环境、微观组织和金属间化合物等影响因素的角度出发,详细地讨论了腐蚀行为与各因素之间的关系及影响机理.同时,指出了接头腐蚀机理,从各影响因素方面提出了改善接头耐腐蚀性能的措施,减小铝/钢接头实际服役过程中腐蚀所带来的影响.

纳米结构BCC-Al_(0.5)CoCrFeNi_(0.4)高熵合金在氯化钠溶液中的电化学腐蚀行为

采用电化学测试并结合对合金表面膜的细致表征,研究Al_(0.5)CoCrFeNi_(0.4)高熵合金(HEA)在3.5%NaCl(质量分数)溶液中的电化学腐蚀行为。结果表明,Al_(0.5)CoCrFeNi_(0.4) HEA主要由富含Al、Ni的B2相和富含Cr、Fe的A2相组成。在电化学极化作用下,合金表面均匀地形成了一层富含Cr的超薄钝化膜。随着外加电位的增加,保护膜在两相界面处破裂,随后B2相优先溶解。最后,在HEA表面形成三层结构的表面膜:内层富集Cr、中间层富集Fe,外层富集Al和Ni。内层和中间层的形成可归因于Cr物种的高稳定性和Fe的选择性溶解,而腐蚀产物的沉积形成表面膜外层归因于B2相的溶解。

超高温下22Cr钢在HCl/HAc溶液中的腐蚀行为研究

酸化是油气开采有效且常规的措施,但酸液会对油气管柱产生严重腐蚀,尤其是在高温储层。为了降低酸液对油气管柱的腐蚀,高温井通常选择有机酸与盐酸复配进行酸化。为了更有效地降低酸化对油气管柱的腐蚀,通过电化学试验和失重试验研究了22Cr钢在多种酸性溶液中的高温(200℃)腐蚀行为。采用扫描电子显微镜(SEM)观察不同体系中钢试样的表面腐蚀形貌,采用X射线能谱仪(EDS)分析腐蚀前后试样表面元素组分及元素分布,采用X射线衍射仪(XRD)分析试样表面的腐蚀产物成分。结果表明,22Cr钢在不同浓度的乙酸溶液中都有良好的耐腐蚀性,但乙酸溶液中增加Cl-的浓度会加速22Cr钢腐蚀;22Cr钢在低浓度HCl溶液中会产生严重腐蚀;低浓度HCl和低浓度乙酸组成的复合酸液体系会对22Cr钢腐蚀产生协同作用,加速22Cr钢腐蚀;在200℃下,缓蚀剂QASE和缓蚀增效剂Sb2O3组成的复合缓蚀剂能够有效抑制22Cr钢在盐酸和乙酸复合酸液中的腐蚀。

联合添加微量Sc、Zr元素对B4C/7075Al复合材料力学性能和腐蚀行为的影响

限制高强度B4C/Al复合材料工程应用的关键为腐蚀问题,添加微量合金元素是提高其耐蚀性的有效措施。采用压力浸渗法制备了B4C/7075和添加微量Sc、Zr元素的B4C/7075-0.15Sc-0.35Zr复合材料,利用扫描电镜、透射电镜、弯曲性能测试、拉伸性能测试、中性盐雾试验和电化学测试对比研究了联合添加Sc和Zr元素对B4C/7075Al复合材料的显微组织、力学性能和腐蚀行为的影响。结果表明:添加Sc和Zr元素后,复合材料的抗弯曲强度和抗拉强度升高,腐蚀速率降低,腐蚀电流密度(Jcorr)下降,耐蚀性增强,这是因为添加Sc和Zr元素后,复合材料的晶界析出相细小且不连续分布,无析出带(PFZ)消失。

Ni基高温合金在LiCl-KCl熔盐中的腐蚀行为研究

熔盐电解精炼是乏燃料干法后处理的核心工艺单元,其反应容器需在高温、LiCl-KCl熔盐环境下长期服役,活泼合金元素Cr的选择性溶解使得钝化Cr_(2)O_(3)保护膜难以生成,结构材料面临严重的腐蚀问题,严重阻碍了干法后处理技术的工程化应用。Ni基高温合金在高温氯化物熔盐中的热力学性质稳定,是电解精炼反应容器潜在的候选材料,然而目前Mo、W等关键合金元素对Ni基高温合金在LiCl-KCl熔盐中的耐腐蚀性能影响暂不明确。采用浸泡腐蚀的方法,研究了Haynes 230、Inconel 625、GH 3535、Inconel 690和GH 4169五种Ni基高温合金在550℃、氩气气氛下LiCl-KCl熔盐中的腐蚀行为,采用X射线衍射、扫描电子显微镜及能谱分析对腐蚀产物的组成和形貌进行了分析。研究结果表明,五种Ni基高温合金在与LiClKCl熔盐相互作用的过程中均发生腐蚀失重,失重情况为Inconel 625>GH 3535>Haynes 230>Inconel690>GH 4169。其中Inconel 625和GH 4169合金在基体近表层生成了富Mo氧化膜,导致外层(Cr,Fe)2O3与基体的热相容性变差,有明显的脱落趋势。相比高Cr含量的Inconel 690合金发生严重的电化学溶解,低Cr的GH 3535合金外层(Cr,Fe)_(2)O_(3)含量低,抗氧化能力也明显降低,使得氧向基体内部渗入。而Haynes230合金外表面生成了富W的氧化物,有效地阻挡了Cl^(-)的侵蚀,在以上五种Ni基高温合金中具有最好的耐腐蚀性能。

铀及铀铌合金在潮湿气氛中的腐蚀行为研究进展

铀及铀合金是重要的核工业材料,在国防科技和核能领域具有广泛应用。金属铀的化学性质非常活泼,极易被环境气氛中的O_(2)、H_(2)O等气体氧化腐蚀,尤其是当H_(2)O存在时更易失效,导致其力学性能和核反应性能降低。铀铌合金作为一种重要的铀合金材料,具有良好的抗腐蚀性,但仍难以避免长期贮存过程中的表面氧化腐蚀。经过国内外数十年的研究,铀材料在典型气氛中的腐蚀规律已较为明确,但对其腐蚀机理的深入认识一直存在分歧。本文归纳和总结了铀及铀铌合金在水汽、水氧混合气氛等潮湿环境中的腐蚀行为研究工作,讨论和评述了各反应阶段的腐蚀机理,最后对铀及铀铌合金在潮湿气氛中的氧化动力学,H_(2)O和O_(2)在铀材料表面的吸附解离、微观扩散机制及UH3等中间产物的演化等方面进行了展望。