不同应力状态下热轧带钢表面氧化皮的剥离及酸洗速率

利用自主设计的拉矫机对热轧带钢施加不同的压下量或张紧力进行拉矫破鳞试验,使试验钢表面获得不同的应力状态,观察了破鳞前后氧化皮/基体的界面形貌;采用拉伸试验研究了不同应力状态下氧化皮/基体界面的结合强度;采用电位导数首零方法对试验钢进行酸洗试验,研究了应力状态对酸洗速率的影响。结果表明:不论是拉应力还是压应力,随着应力值的增大,氧化皮的全剥落率不断增大,且压应力时的全剥落效果好于拉应力时的,最终受压应力面和受拉应力面氧化皮的全剥落率稳定值分别为24.1%和6.3%;当全剥落率相同或相近时,拉应力对氧化皮/基体结合强度的降低效果和对酸洗速率的提升效果都好于压应力的;当压下量相同或相近时,压应力对酸洗速率的提升效果好于拉应力的。

反应动力学在锆合金酸洗中的应用——酸洗速率的变化

在酸液浓度和酸洗温度对酸洗速率影响研究基础上,建立反应动力学计算模型开展酸洗中速率变化的数值计算,分析酸洗速率的动态变化规律。结果表明:反应速率常数k和反应级数n随HNO_(3)浓度变化符合三阶多项式,利用液相反应动力学表达式可计算任意初始浓度下的酸洗速率;酸洗速率与厚度减薄量、工件表面积与酸液体积比值(酸洗比容积)和酸洗时间呈非线关系变化,恒温酸洗速率逐渐降低,自发酸洗HF酸浓度降至0.68 mol/L时具有最大酸洗速率。

酸浓度对锆合金酸洗反应动力学行为影响

为获取锆合金酸洗表面处理动力学行为数据,采用浸泡酸洗法研究了硝酸和氢氟酸浓度对锆合金酸洗速率的影响。结果表明:氢氟酸对锆合金具有强烈的溶解作用,其浓度对酸洗速率具有指数影响关系,符合液相反应动力学关系式;硝酸对锆合金没有溶解作用,其浓度对酸洗速率有缓蚀作用,具体表现为降低速率常数和反应级数。氢氟酸溶解作用和硝酸的缓蚀作用达到平衡时,可避免锆合金表面出现过酸洗现象且表面光亮洁净,稳定的合理的浓度范围为4.33mol/L<HNO3<7.22mol/L、0.68mol/L<HF<1.60mol/L,且随HF酸浓度增加HNO_3浓度相应增加。

反应动力学在锆合金酸洗中的应用——酸液浓度的变化

在酸液浓度和酸洗温度对酸洗速率影响研究基础上,建立反应动力学计算模型开展酸洗中浓度变化的数值计算,分析酸液浓度的动态变化规律。结果表明:酸液浓度随厚度减薄量和工件表面积与酸液体积比值(酸洗比容积)线性降低,HF消耗线性系数约为0.432mol/cm^(3),HNO3消耗线性系数约为0.096mol/cm^(3);酸液浓度随时间非线性降低,随HF浓度增加和比容积增加非线性趋势明显,比容积小于350cm^(2)/L和HF浓度低于1.14mol/L,浓度随时间变化可近似成线性关系,可实现酸洗时部件尺寸的精确控制。

反应动力学在锆合金酸洗中的应用——酸液温度的变化

在酸液浓度和酸洗温度对酸洗速率影响研究基础上,建立反应动力学计算模型开展酸洗中温度变化过程的数值计算,分析温度的动态变化规律。结果表明:温度随工件表面积与酸液体积比值(酸洗比容积)、厚度减薄量呈线性关系增加,其线性比例系数为13.0℃/cm^(3),该比例系数与比容积和厚度减薄量的积为温度升高量;温度随酸洗时间呈非线性增加且酸洗比容积越大非线性趋势越明显,HF酸初始浓度大于0.68mol/L时温度升高随时间增加有加快趋势,小于0.68mol/L时温度升高随时间增加有减缓趋势。

温度对锆合金酸洗反应动力学行为影响

采用浸泡酸洗法研究温度对锆合金酸洗速率影响,并分析锆合金酸洗释热系数。结果表明:温度对酸洗速率具有指数影响关系;在20~60℃温度范围内,每增加10℃,酸洗速率提高2.0~2.5倍,锆合金酸洗频率因子和反应活化能约为1.18×10^(12)和70 k J/mol。锆合金酸洗为放热反应,酸洗中伴随温度升高,其释热系数约为760 k J/mol。