腐蚀与防护专刊2018-2019

图片丢失啦

本辑腐蚀与防护虚拟专刊集合了2018~2019年在《金属学报》发表的32篇文章。内容涉及纯金属、合金及复合材料在大气、海洋、土壤、医用及其它模拟环境中的腐蚀行为,既有综述性论文,也有最新研究,基本反映了近年来我国金属材料腐蚀与防护领域的主要成果。欢迎阅读、引用和转发!

默认 最新文章 浏览次数
Please wait a minute...
选择: 显示/隐藏图片
1. 碳钢在模拟海洋工业大气环境中初期腐蚀行为研究
郭明晓, 潘晨, 王振尧, 韩薇
金属学报    2018, 54 (1): 65-75.   doi:10.11900/0412.1961.2017.00142
录用日期: 2017-07-14

摘要63)   HTML7)    PDF (1234KB)(652)   

采用失重分析、X射线衍射分析、扫描电镜分析及电化学测试分析方法对Q235碳钢在模拟海洋工业大气环境中的初期腐蚀历程和机理开展深入研究,并着重探究了不同比例SO2和Cl-的协同效应对碳钢初期腐蚀行为机制的影响。结果表明,Q235碳钢在模拟海洋工业大气环境中的初期腐蚀呈现由加速过程向减速过程转化的特点,且加速过程的腐蚀动力学仍遵循幂函数规律D=Atn;腐蚀24 h后,腐蚀产物呈现双层结构,即疏松的外层和相对致密的内层。SO2和Cl-的协同效应会加速碳钢的腐蚀,但二者比例的变化对碳钢腐蚀失重影响并不明显,也没有改变腐蚀产物成分,SO2促使碳钢腐蚀形态趋向于均匀腐蚀。

图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
被引次数: Baidu(2)
2. 纳米晶Ta2N涂层在模拟人体环境中的耐蚀性能研究
徐江, 鲍习科, 蒋书运
金属学报    2018, 54 (3): 443-456.   doi:10.11900/0412.1961.2017.00246
录用日期: 2017-12-19

摘要32)   HTML4)    PDF (6418KB)(336)   

为了改善植入钛合金材料在人体环境中耐蚀性能,采用双阴极等离子反应溅射沉积方法,在医用Ti-6Al-4V钛合金表面制备了厚度为40 μm、平均晶粒尺寸为12.8 nm的Ta2N纳米晶涂层。采用纳米压入仪、Vikers压痕仪和划痕仪考察了Ta2N纳米晶涂层的硬度、弹性模量、韧性以及涂层与基体间的结合力。结果表明,Ta2N涂层的硬度和弹性模量分别为(32.1±1.6) GPa和(294.8±4.2) GPa,涂层与基体的结合力为56 N;在压入载荷为0.49~9.8 N下,Vikers压痕表面以及横断面均未观察到微裂纹,反映其具有较高的压痕韧性。采用动电位极化、电化学阻抗谱、恒电位极化和电容测量(Mott-Schottky)等多种电化学表征技术,对Ta2N涂层在Ringer's生理溶液中的电化学腐蚀行为进行了深入研究,并从钝化膜组成、致密性和半导体特性3个方面探讨了涂层的腐蚀防护机理。结果表明,在Ringer's生理溶液中,Ta2N涂层表面形成的钝化膜更加致密,其腐蚀抗力明显优于Ti-6Al-4V合金。XPS分析结果表明,在较低的极化电位下,Ta2N涂层的钝化膜主要由TaOxNy构成,随着外加极化电位的升高,其进一步氧化形成Ta2O5;电容测试结果表明,Ta2N涂层表面所生成的钝化膜具有n型半导体特征,其施主浓度和载流子扩散系数明显低于Ti-6Al-4V 合金表面生成的钝化膜。

图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
3. 深海用X70管线钢焊接接头腐蚀行为研究
马歌, 左秀荣, 洪良, 姬颖伦, 董俊媛, 王慧慧
金属学报    2018, 54 (4): 527-536.   doi:10.11900/0412.1961.2017.00149
录用日期: 2017-10-12

摘要60)   HTML4)    PDF (6540KB)(475)   

通过浸泡实验、失重实验、电化学实验对深海用厚规格X70管线钢焊接接头各区域耐蚀性进行研究,利用XRD分析其钝化膜的组成,利用SEM观察其显微组织。结果表明,焊缝的耐蚀性最优,热影响区耐蚀性次之,近热基体耐蚀性最差,且对于相同区域,内焊的耐蚀性优于外焊。内层腐蚀产物Fe3O4形成致密的钝化膜能有效减缓反应的进行,外层疏松的腐蚀产物Fe2O3、FeOOH、Fe(OH)3对基体无保护作用。焊缝处微观组织多为晶内形核铁素体,且马氏体-奥氏体(M-A)组元细小且均匀分布,耐蚀性最好;热影响区组织梯度变化最大,M-A组元粗大,耐蚀性次于焊缝;近热基体由铁素体和贝氏体组成,贝氏体呈岛状分布,耐蚀性最差。内焊部分受外焊热循环的影响,微观组织更加细化,M-A组元体积分数较多,耐蚀性好于外焊。

图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
被引次数: Baidu(1)
4. 低合金钢X70和3Cr在超临界CO2环境中的缝隙腐蚀
邹佳男, 庞晓露, 高克玮
金属学报    2018, 54 (4): 537-546.   doi:10.11900/0412.1961.2017.00353
录用日期: 2018-01-04

摘要38)   HTML1)    PDF (15422KB)(311)   

利用浸泡实验分别模拟了低合金钢3Cr和X70在含有超临界CO2的3.5%NaCl溶液和溶解有NaCl溶液的超临界CO2相中的缝隙腐蚀行为。采用SEM、EDS和3D显微镜分析了腐蚀产物膜的形貌和成分,运用失重法测试了不同环境下低合金钢的腐蚀速率。结果表明,在超临界CO2环境下低合金钢在缝隙内部腐蚀较轻,在缝隙边缘处发生了明显的腐蚀。这种缝隙腐蚀现象是由于缝隙内部与外部之间形成的电偶效应引起的。2种钢在超临界CO2相中的均匀腐蚀速率均低于局部腐蚀速率,在NaCl溶液中的情况则相反。在超临界CO2环境中,3Cr钢的耐均匀腐蚀性能优于X70钢,而耐局部腐蚀性能则劣于X70钢。2种钢缝隙腐蚀行为的差异主要是Cr含量不同造成的,而Cu在3Cr钢缝隙边缘处的富集可能对缝隙腐蚀过程起到了促进作用。

图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
5. 一种Zr改性双相PtAl2+(Ni, Pt)Al涂层的制备及热腐蚀行为研究
蒋成洋, 阳颖飞, 张正义, 鲍泽斌, 朱圣龙, 王福会
金属学报    2018, 54 (4): 581-590.   doi:10.11900/0412.1961.2017.00376
录用日期: 2018-01-29

摘要57)   HTML8)    PDF (7127KB)(359)   

在镍基单晶高温合金上采用复合电镀的方法沉积Pt-Zr复合镀层,随后通过气相渗铝的方法,获得Zr改性的PtAl2+(Ni, Pt)Al双相涂层,该涂层分为3层:外层由PtAl2颗粒弥散分布在β-(Ni, Pt)Al中的双相区组成,中间层为β-(Ni, Pt)Al及少量Cr的析出物,内层为互扩散区(IDZ)。其中,Zr元素主要固溶在外层双相区以及中间层β-(Ni, Pt)Al中。分别对Zr改性和普通PtAl2+(Ni, Pt)Al双相涂层在850 ℃下Na2SO4/NaCl (75:25,质量比)混合盐中进行热腐蚀实验,结果表明,因Zr元素具有固定S和Cl的作用,可降低S和Cl在热腐蚀过程中的破坏性,故Zr改性PtAl2+(Ni, Pt)Al双相涂层比普通PtAl2+(Ni, Pt)Al双相涂层具有更好的抗热腐蚀性能。经过低真空预氧化处理后,普通PtAl2+(Ni, Pt)Al双相涂层表面生成的Al2O3膜较薄,在后续热腐蚀过程中并不能有效抵挡混合盐的持续入侵,涂层长期抗热腐蚀性能与原始状态PtAl2+(Ni, Pt)Al涂层样品接近。

图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
6. 高压直流干扰下X80钢在广东土壤中的干扰参数变化规律及腐蚀行为研究
秦润之, 杜艳霞, 路民旭, 欧莉, 孙海明
金属学报    2018, 54 (6): 886-894.   doi:10.11900/0412.1961.2017.00311
录用日期: 2017-11-20

摘要41)   HTML1)    PDF (1907KB)(403)   

通过室内模拟实验考察了大幅高压直流干扰电压下,X80钢在广东土壤中的干扰电流密度变化规律及腐蚀行为。结果表明,在50~300 V直流干扰电压下,电流密度随时间的变化呈现典型的3阶段特征:首先,在几秒内急剧上升到较高水平的峰值;然后,在几百秒内下降到较低水平的稳定值;最后,较长时间内维持在稳定值水平。结合干扰过程中试样附近土壤温度、含水率及电阻的测试分析表明,电流密度变化主要是由大幅干扰电压造成短时间内试片周围土壤温度升高,含水率降低,局部电阻率大幅增加所致。同时实验获得直流干扰电压分别为50、100、200及300 V时,1 h干扰实验中X80钢腐蚀速率分别为5.56、7.85、10.63及7.78 μm/h;腐蚀速率随直流干扰电压的升高呈现先增大后减小的趋势,该趋势不同于电流密度峰值随直流干扰电压的变化规律,但与电流密度稳定值的变化规律相似。此外,分析了高压直流干扰下试样腐蚀速率与使用3种形式电流密度计算得到的理论腐蚀速率之间的相关性。结果表明,利用干扰过程中电流密度曲线积分计算得出的理论腐蚀速率误差最小;利用电流密度稳定值计算得到的腐蚀速率误差次之;利用电流密度峰值计算得出的理论腐蚀速率误差最大,可达到实测腐蚀速率的若干倍。据此提出了实际高压直流干扰下参数监测与腐蚀速率的预测方法。

图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
7. 单相CoCrFeNi高熵合金的组成元素对其在NaCl溶液中的耐蚀性能的影响
杨海欧, 尚旭亮, 王理林, 王志军, 王锦程, 林鑫
金属学报    2018, 54 (6): 905-910.   doi:10.11900/0412.1961.2017.00399
录用日期: 2018-01-30

摘要90)   HTML13)    PDF (2811KB)(633)   

采用LSCM、EIS和动电位极化曲线等测试手段研究了Co、Fe以及Ni对CoCrFeNi单相高熵合金体系在3.5%NaCl (质量分数)溶液中耐蚀性能的影响。结果表明,当Co、Cr含量相同时,增加Fe含量的同时减少Ni含量,能够降低该合金体系的维钝电流密度;当Fe、Cr含量相同时,增加Co含量的同时减少Ni含量,也能够降低该合金体系的维钝电流密度,从而提高其耐蚀性;当Cr含量相同时,减少Co含量,同时增加Fe和Ni的含量,能够提高合金的自腐蚀电位,降低合金发生腐蚀的倾向。

图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
8. 缝隙腐蚀对Fe-30Mn-1C合金降解速率的影响
马政, 陆喜, 高明, 谭丽丽, 杨柯
金属学报    2018, 54 (7): 1010-1018.   doi:10.11900/0412.1961.2017.00451
录用日期: 2018-03-27

摘要34)   HTML3)    PDF (10067KB)(354)   

为了提高Fe-30Mn-1C合金的降解速率,采用激光技术,在样品上分别加工不同孔径的孔隙,将支架的设计与缝隙腐蚀结合起来,通过体外浸泡失重实验和电化学测试,研究了合金的降解行为,结果表明缝隙腐蚀可显著提高Fe-30Mn-1C合金的降解速率。

图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
9. 激光熔覆铁基合金涂层在HCl溶液中的腐蚀行为
范丽, 陈海龑, 董耀华, 李雪莹, 董丽华, 尹衍升
金属学报    2018, 54 (7): 1019-1030.   doi:10.11900/0412.1961.2017.00437
录用日期: 2018-04-16

摘要58)   HTML4)    PDF (9560KB)(491)   

采用激光熔覆方法在30CrMo合金钢表面制备了一种铁基合金耐腐蚀涂层,利用EIS、极化曲线、浸泡腐蚀实验等测试方法,结合XPS研究了该涂层在0.5 mol/L HCl溶液中的腐蚀行为,并与304不锈钢和30CrMo钢进行对比。电化学结果表明,在0.5 mol/L HCl溶液中,与30CrMo钢相比,铁基合金涂层极化曲线出现了明显的钝化区,且具有较低的腐蚀电流密度和较高的自腐蚀电位,熔覆层的耐腐蚀性能显著提高。与304不锈钢相比,铁基合金涂层维钝电流略微变小,钝化区变宽,其耐蚀性与304不锈钢相当。涂层钝化膜主要由Cr2O3、FeCr2O4和MoO3组成,涂层具有优良耐蚀性能的本质原因是复合氧化膜的钝化作用对腐蚀介质产生机械阻隔作用。

图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
被引次数: Baidu(1)
10. 纳米金属腐蚀
吴俊升, 张博威, 李晓刚, 黄一中
金属学报    2018, 54 (8): 1087-1093.   doi:10.11900/0412.1961.2017.00415
录用日期: 2017-12-12

摘要33)   HTML3)    PDF (3992KB)(483)   

纳米尺度金属的小尺寸效应、超高比表面积以及表面大量缺陷、悬空化学键等活性反应位,使其具有完全不同于传统块体金属的优异化学反应活性。然而,高反应活性在使得纳米金属在获得特殊性质和功能的同时,其抗氧化、腐蚀等稳定性问题也成为限制其实际应用的主要因素。金属纳米材料在实际应用中绝大部分是在溶液环境下,或处于有液体接触的复杂多相体系中,腐蚀问题不可避免。纳米金属材料在溶液中的腐蚀失效问题是该类材料实现真正大规模实际应用必须要面对和解决的关键问题。但由于其具有低维度和小尺寸等特点,纳米金属的腐蚀研究存在极大的困难,无论是研究实验方法还是理论体系都与传统宏观金属腐蚀体系具有很大的不同。本文系统总结了近年来关于纳米贵金属(Pt、Ag)、纳米过渡金属(Cu、Ni、Fe)、活性纳米金属(Al、Mg)以及纳米半导体金属(Ge)等典型低维纳米金属材料的环境稳定性及腐蚀行为研究进展,并对未来在纳米尺度金属腐蚀研究的理论和实验创新方面进行了分析和展望

图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
11. 2205钢在模拟深海热液区中的腐蚀行为
屈少鹏, 程柏璋, 董丽华, 尹衍升, 杨丽景
金属学报    2018, 54 (8): 1094-1104.   doi:10.11900/0412.1961.2017.00472
录用日期: 2018-01-29

摘要43)   HTML5)    PDF (7107KB)(379)   

利用交流阻抗法、线性极化法、动电位极化法及Mott-Schottky分析法,研究了2205钢在不同温度、20 MPa静水压的3.5%NaCl溶液中的电化学性质,通过SEM、EDS及白光干涉仪分析了电化学测试后2205钢的腐蚀形貌及腐蚀产物。结果表明,在模拟深海热液区环境中,2205钢在25 ℃下具有良好的耐点蚀能力;溶液温度达到65 ℃时,2205钢表面会出现明显的点蚀现象;溶液温度达到150和200 ℃时,2205钢表面会产生裂纹状点蚀坑;65 ℃时,点蚀坑主要发生在奥氏体相内,100~200 ℃时,点蚀坑主要发生在铁素体相内。随着模拟深海热液区温度的升高,2205钢的电化学阻抗及线性极化电阻先减小后增大,且在150 ℃的电化学阻抗及线性极化电阻最小;2205钢的点蚀电位随着温度的升高先负移后正移,其在模拟深海热液区中生成的钝化膜载流子密度随着温度的升高而增大。

图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
12. 铸态和锻造态Mg-5Y-7Gd-1Nd-0.5Zr合金腐蚀行为对比研究
刘金辉, 宋影伟, 单大勇, 韩恩厚
金属学报    2018, 54 (8): 1141-1149.   doi:10.11900/0412.1961.2017.00484
录用日期: 2018-04-19

摘要41)   HTML6)    PDF (7413KB)(356)   

采用SEM、XRD和EDS等手段观察对比了铸态和锻造态稀土镁合金Mg-5Y-7Gd-1Nd-0.5Zr (EW75)的显微组织,分析了2种状态合金中的相组成及第二相的化学成分,采用腐蚀形貌观察、失重率和电化学测试对比了2个样品的耐蚀性。结果表明,铸态EW75合金中晶粒较大,大尺寸的骨骼状第二相沿晶界分布;锻造态EW75合金中晶粒较小,细小的颗粒状第二相弥散分布在晶界上。与铸态EW75合金相比,锻造态EW75合金中的微电偶腐蚀较弱,表面膜更均匀致密,耐蚀性更好。

图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
13. 铝基非晶纳米晶复合涂层显微组织与腐蚀性能研究
梁秀兵, 范建文, 张志彬, 陈永雄
金属学报    2018, 54 (8): 1193-1203.   doi:10.11900/0412.1961.2017.00491
录用日期: 2018-05-24

摘要62)   HTML6)    PDF (9639KB)(426)   

针对钢结构材料易腐蚀问题,采用高速电弧喷涂技术在45钢表面制备了含有高非晶含量的Al-Ni-Zr非晶纳米晶复合涂层,研究了复合涂层的显微组织、宏观腐蚀性能和微区腐蚀性能。利用XRD、SEM、EDS和TEM等技术手段,确定了复合涂层微观结构中灰色组织区为非晶富集区;采用扫描Kelvin探针显微镜技术(SKPM),发现复合涂层各相腐蚀的先后顺序依次为:富Al相、氧化物相、非晶相。复合涂层显微硬度高于45钢,约为364 HV0.1。EIS拟合结果显示,复合涂层电荷转移电阻为纯Al涂层和45钢的2~4倍,具有2个时间常数,低频区受扩散过程控制,主要与腐蚀产物的堆积和扩散有关;动电位极化曲线拟合结果显示,复合涂层的自腐蚀电位正于纯Al涂层和45钢,自腐蚀电流密度为1.08 μA/cm2,分别是纯Al涂层和45钢的7/100和1/3。复合涂层的腐蚀形貌显示,涂层表面无明显点蚀,富Al相区表面附着大量的NaCl晶体,为优先腐蚀区,而非晶富集区表面光滑平整;同时,涂层出现了腐蚀坑、微裂纹和点蚀富集等,主要与Cl-的侵蚀作用和涂层受到溶胀作用有关。

图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
14. 医用镁合金:成分、组织及腐蚀
曾荣昌, 崔蓝月, 柯伟
金属学报    2018, 54 (9): 1215-1235.   doi:10.11900/0412.1961.2018.00032
录用日期: 2018-05-07

摘要164)   HTML23)    PDF (4210KB)(960)   

镁合金具有良好的生物相容性和力学相容性,具有发展成为新一代可降解生物材料的前景。本文总结了医用镁合金合金化的原理与进展,分析了合金元素对镁合金材料学以及生物学性能的影响,重点讨论了医用镁合金显微组织(晶粒尺寸、第二相、长周期堆垛有序相(LPSO)、准晶相)、热处理和表面氧化膜对其降解行为的影响和腐蚀形态、机理方面的重要进展,并指出了医用镁合金的发展方向。

图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
15. 金属材料在三亚海水中的腐蚀电位序及合金成分对耐蚀性的影响
陈闽东, 张帆, 刘智勇, 杨朝晖, 丁国清, 李晓刚
金属学报    2018, 54 (9): 1311-1321.   doi:10.11900/0412.1961.2017.00521
录用日期: 2018-05-03

摘要89)   HTML11)    PDF (2167KB)(566)   

对36种金属材料在三亚海水中的腐蚀电位序、腐蚀电位对潮汐变化的响应以及不同金属合金元素成分对耐三亚海水环境腐蚀的作用进行了研究。结果表明,三亚海水环境中金属材料腐蚀电位的稳定区间较大,腐蚀电位序从高到低为:镍基合金、双相不锈钢、奥氏体不锈钢和紫铜、铁素体不锈钢、马氏体不锈钢、铜合金、低合金钢、碳钢、铸铁、铝合金和铝阳极。碳钢电位随潮汐变化的波动在动力学控制下,高潮位时腐蚀电位较负;在扩散作用控制下,高潮位时腐蚀电位较正。金属腐蚀电位在海水中的波动体现了腐蚀产物膜对扩散控制下的腐蚀具有阻碍作用。在三亚海水环境中,低C和高合金元素含量的碳钢对氧扩散抑制作用较好。奥氏体不锈钢的腐蚀电位随潮汐变化的波动远小于铁素体不锈钢和马氏体不锈钢,浸泡2700 h后,含Mo的奥氏体不锈钢和马氏体不锈钢有较为稳定的腐蚀电位,腐蚀产物膜具有较好的保护性。铝阳极在三亚海水环境中的腐蚀电位随海水高含氧量时间的增加而上升,含Ga和高Zn含量的铝阳极材料的腐蚀电位较为稳定。Al青铜和T2紫铜在三亚海水环境中有较稳定的腐蚀电位,并且有较好的耐蚀性。

图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
16. 井下含硫环空液中P110油管钢应力腐蚀开裂的电化学噪声特征
余军, 张德平, 潘若生, 董泽华
金属学报    2018, 54 (10): 1399-1407.   doi:10.11900/0412.1961.2018.00033
录用日期: 2018-06-06

摘要62)   HTML3)    PDF (5217KB)(290)   

采用慢应变速率拉伸(SSRT)实验,并结合电化学噪声(ECN)、SEM与EIS等方法,研究了P110低合金油管钢在模拟井下环空液中的应力腐蚀开裂(SCC)行为,并探讨了S2-浓度对裂纹萌生和扩展过程的影响。结果表明,在P110钢的弹性形变阶段,环空液中低浓度S2-的加入加速了P110钢拉伸试样表面钝化膜的破坏,导致ECN曲线上出现许多由亚稳态点蚀引起的短时电流噪声峰。S2-的加入还显著缩短了亚稳态点蚀向稳定点蚀转变的时间,促使拉伸试样表面出现较大尺寸的蚀坑,这些蚀坑在拉应力作用下可以转变为裂纹萌生源。相比亚稳态点蚀,裂纹生长产生的噪声峰平均寿命更长(约400 s),且噪声幅值(约40 μA)和积分电量(约4000 μC)也更大。P110钢的SCC以阳极溶解为主,且裂纹生长速率随S2-浓度的增加而增大,但裂纹生长是断续而非连续进行的。

图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
17. X80管线钢表面SRB生物膜特征及腐蚀行为
舒韵, 闫茂成, 魏英华, 刘福春, 韩恩厚, 柯伟
金属学报    2018, 54 (10): 1408-1416.   doi:10.11900/0412.1961.2018.00069
录用日期: 2018-04-25

摘要48)   HTML2)    PDF (8175KB)(414)   

采用SEM、Raman光谱、XPS等分析手段,结合扫描振动电极(SVET)、微区电化学测试和电化学阻抗谱(EIS)等电化学测量技术,研究含硫酸盐还原菌(SRB)的模拟海水中X80管线钢表面生物膜的形成、特征,生物膜与膜下金属的交互作用,以及管线钢腐蚀行为及电化学过程特征。结果表明:SRB微菌落及胞外聚合物(EPS)形成初期,EPS的屏障作用抑制X80钢的腐蚀过程;SRB生物膜形成后,X80钢的自然腐蚀电位降低约20 mV,SRB显著促进了管线钢的腐蚀过程;浸泡后期SRB及其生物膜使X80钢腐蚀速率较灭菌对照组高出约1个数量级。SRB生物膜与腐蚀产物Fe2+/Fe3+间存在络合、螯合作用,细胞及其代谢产物硫化物与金属间存在直接或间接电子交互作用,这些作用相互协同耦合,促使生物膜下局部腐蚀的发生和发展。

图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
18. 6061铝合金表面ZnAl-LDHs层的制备及其耐腐蚀性能
张玉圣, 王友彬, 李纯民, 周秉涛, 程珂珂, 韦悦周
金属学报    2018, 54 (10): 1417-1427.   doi:10.11900/0412.1961.2018.00020
录用日期: 2018-08-16

摘要54)   HTML2)    PDF (10413KB)(365)   

采用原位生长的方法,首先在6061铝合金表面制备了层间含NO3-的ZnAl-LDHs (layered double hydroxides,层状双金属氢氧化物)层,然后将正钒酸根(VO43-)和偏钒酸根(VO3-) 2种缓蚀剂离子插入ZnAl-LDHs-NO3层板间,在6061铝合金表面制备了ZnAl-LDHs-VO4和ZnAl-LDHs-VO3层。通过XRD、FT-IR和SEM等技术研究了上述3种ZnAl-LDHs层的晶体结构、成分组成和表面形貌,并分析了ZnAl-LDHs层的生长行为;通过电化学工作站和超景深3D视频显微镜研究了6061铝合金表面3种ZnAl-LDHs层在3.5%NaCl水溶液中的耐腐蚀行为。结果表明,6061铝合金表面原位制备的ZnAl-LDHs层呈片状垂直于基体生长,能够完全覆盖在铝合金表面。与6061铝合金基体相比,含ZnAl-LDHs层的铝合金具有较高的腐蚀电位(Ecorr)、较小的腐蚀电流(Icorr)和较大的电荷转移电阻(Rct)。这说明ZnAl-LDHs层能够明显提高6061铝合金的耐腐蚀性能,可用于6061铝合金表面的防腐蚀保护。在6061铝合金表面的3种ZnAl-LDHs层中,ZnAl-LDHs-VO3的耐腐蚀性能最高。

图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
19. TiAl合金表面搪瓷基复合涂层与多弧离子镀NiCrAlY涂层的抗热腐蚀行为对比研究
廖依敏, 丰敏, 陈明辉, 耿哲, 刘阳, 王福会, 朱圣龙
金属学报    2019, 55 (2): 229-237.   doi:10.11900/0412.1961.2018.00293
录用日期: 2018-08-27

摘要51)   HTML0)    PDF (6448KB)(330)   

以Ti-45Al-2Mn-2Nb合金为基体,采用多弧离子镀制备NiCrAlY涂层、喷涂-烧结法制备搪瓷基复合涂层,对比研究了2种涂层以及合金基体的热腐蚀行为。热腐蚀实验温度为850 ℃,选用饱和盐溶液溶质成分为75%Na2SO4+25%NaCl (质量分数),涂盐量为1.5~2.5 mg/cm2。研究结果表明,合金基体完全不具备抗热腐蚀能力,表面形成的氧化膜疏松多孔,且极易剥落;NiCrAlY涂层表面生成的保护性Al2O3膜提高了合金的抗热腐蚀能力,然而涂层与基体间严重的互扩散及Al2O3膜与熔盐的碱性溶解使得NiCrAlY涂层逐渐失效,热腐蚀60 h即出现氧化膜的剥落;而搪瓷基复合涂层在熔盐环境中只发生了轻微的物理溶解,具有极高的热稳定性及较低的热腐蚀速率,有效地阻隔了腐蚀性离子的入侵,抗热腐蚀性能优异。

图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
20. 静水压力对金属腐蚀热力学及动力学的影响
马荣耀, 赵林, 王长罡, 穆鑫, 魏欣, 董俊华, 柯伟
金属学报    2019, 55 (2): 281-290.   doi:10.11900/0412.1961.2018.00215
录用日期: 2018-09-19

摘要57)   HTML2)    PDF (965KB)(333)   

以热力学和动力学为基础,分析了静水压力对电极反应中材料的活度、环境中离子的活度、气体的溶解度、活度或逸度的影响,讨论了静水压力对海水环境中的pH值及化学平衡的作用,给出了静水压力与电极反应平衡电极电位和交换电流密度的关系式,并建立了静水压力影响活性金属腐蚀行为的理论模型。研究表明,静水压力可提高材料、环境中离子及溶解气体的活度,且这与其偏摩尔体积密切相关;静水压力对异相材料的活度差异具有放大效应,异相材料的偏摩尔体积相差越大,活度的差异越明显。升高静水压力可降低金属Fe和Al阳极溶解反应的平衡电极电位,同时降低其交换电流密度;升高静水压力可提高吸氧反应的平衡电极电位,降低其交换电流密度;升高静水压力可降低析氢反应的平衡电极电位,增大其交换电流密度。

图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
21. 核用304不锈钢辐照促进应力腐蚀开裂研究
邓平,孙晨,彭群家,韩恩厚,柯伟,焦治杰
金属学报    2019, 55 (3): 349-361.   doi:10.11900/0412.1961.2018.00359
录用日期: 2018-11-14

摘要76)   HTML8)    PDF (24156KB)(362)   

采用2 MeV质子束在360 ℃对国产核用304不锈钢试样进行了辐照实验,利用高温高压水环境的慢应变速率拉伸实验(SSRT)和SEM、EBSD、TEM等研究了核用304不锈钢辐照促进应力腐蚀开裂(IASCC)机理。结果表明,慢应变速率拉伸过程中辐照促进材料晶界和表面滑移台阶处形成应变集中,且其程度随辐照剂量增加而增加。滑移台阶穿过或终止于晶界,终止于晶界的台阶造成晶界处产生不连续滑移,易将位错传输到晶界,在晶界区域形成位错塞积和残余应变集中。而台阶不连续滑移的形成则受毗邻晶粒的Schmidt因子对的类型影响。另一方面,辐照促进晶界发生贫Cr富Ni元素偏析,其偏析程度随辐照剂量增加而增加。SSRT实验后辐照试样表面发生明显的沿晶应力腐蚀开裂,且裂纹数量随辐照剂量和外加应变增加而增加。同时,裂纹尖端区域发生明显晶界腐蚀,且氧化物宽度和长度随辐照剂量增加而增加。分析认为,辐照致晶界应变集中和元素偏析的协同作用造成材料变形行为和晶界腐蚀行为变化是IASCC发生的关键因素。

图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
22. SO42-对模拟孔隙液中Q235B钢筋腐蚀行为的影响
李恺强, 杨璐嘉, 徐云泽, 王晓娜, 黄一
金属学报    2019, 55 (4): 457-468.   doi:10.11900/0412.1961.2018.00475
录用日期: 2018-12-13

摘要43)   HTML1)    PDF (12674KB)(385)   

通过阳极极化曲线、EIS、Mott-Schottky (M-S)以及恒电位极化测量研究了不同pH值模拟混凝土孔隙溶液中SO42-对Q235B钢筋钝化和腐蚀行为的影响。极化曲线测量结果表明,在pH值高于11的模拟孔隙液中,SO42-对Q235B钢的钝化膜没有破坏作用,而在pH值为10的模拟孔隙液中,少量SO42-的存在就会造成Q235B钢表面钝化膜的破裂,从而导致点蚀的萌发。EIS和M-S测量结果表明,碳钢表面的钝化膜在低pH值的模拟孔隙液中稳定性较差并具有更高的缺陷浓度,从而促进了SO42-对碳钢的侵蚀性。结合恒电位极化测试和SEM观测进一步研究了SO42-对碳钢钝化膜的破坏作用。在高pH值的模拟孔隙液中,SO42-在钝化膜的形成阶段能够抑制钝化膜的生长,造成亚稳态点蚀的出现,而在低pH值的模拟孔隙液中,SO42-可以聚集在钝化膜的缺陷处,造成钝化膜的破损和稳态点蚀的发展。

图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
23. E690高强低合金钢焊接热影响区典型组织在含SO2海洋环境中的应力腐蚀行为对比研究
马宏驰, 杜翠薇, 刘智勇, 李永, 李晓刚
金属学报    2019, 55 (4): 469-479.   doi:10.11900/0412.1961.2018.00140
录用日期: 2019-01-03

摘要45)   HTML3)    PDF (45893KB)(363)   

采用U形弯试样干湿交替腐蚀的实验方法,结合电化学测试和裂纹扩展行为分析,对比研究了E690钢焊接热影响区热模拟组织在模拟含SO2海洋薄液环境中的应力腐蚀行为及机理。结果表明,E690钢焊接热影响区组织在含SO2海洋薄液环境中具有较高的应力腐蚀敏感性,其中细晶热影响区组织与母材的应力腐蚀敏感性相对较低,粗晶和临界热影响区组织在该环境中应力腐蚀敏感性很高,裂纹扩展速率较快,且呈加速扩展之势。不同组织U形弯试样经过5 d干湿交替腐蚀实验后均形成应力腐蚀微裂纹,裂纹萌生于马氏体-奥氏体(M-A)组元与铁素体基体之间微电偶腐蚀形成的点蚀坑处。

图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
24. Na对于Al早期大气腐蚀的影响
陈星晨, 王杰, 陈德任, 钟舜聪, 王向峰
金属学报    2019, 55 (4): 529-536.   doi:10.11900/0412.1961.2018.00280
录用日期: 2018-10-09

摘要53)   HTML2)    PDF (6254KB)(358)   

采用单脉冲激光诱导击穿光谱(LIBS)测量了大气环境中腐蚀35 d后金属Al的谱线,结合三维形貌测量,研究了Na元素在Al表面的深度分布。结果表明,Al表面的Na元素源于大气环境,且Na参与生成腐蚀产物NaAlCO3(OH)2,其含量随着腐蚀深度的增加呈幂函数衰减。不同腐蚀深度时NaAlCO3(OH)2的含量可以转变为阴极面积的变化,结合测量得到的Al的极化曲线,利用COMSOL软件建立了氧还原和阴极面积同时影响Al的大气腐蚀仿真模型,揭示Na对腐蚀机理的影响。计算结果表明腐蚀深度为6.155 μm,与LIBS实验测得的Na元素深度一致。

图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
25. Ag/Ti2AlC复合材料的电弧侵蚀及退化机理
丁健翔,田无边,汪丹丹,张培根,陈坚,孙正明
金属学报    2019, 55 (5): 627-637.   doi:10.11900/0412.1961.2018.00534
录用日期: 2019-03-20

摘要59)   HTML0)    PDF (44932KB)(204)   

通过动态电弧放电实验深入研究了Ag/10TAC触头材料的抗电弧侵蚀机理。不均匀的电弧侵蚀使Ag/10TAC触头表面产生未受侵蚀、过渡和侵蚀3个特征区域。Ag微结构和化学组成变化归因于Ag熔化、气化、吸收O2、Ag-O蒸气沉积和Ag-Al相互扩散。电弧侵蚀过程中Ti2AlC微结构演变和氧化行为归因于Ti2AlC的快速“分解-氧化”过程。触头表面的结构和功能变化导致了Ag/10TAC复合材料退化。

图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
26. 高强耐蚀管钢点状偏析及带状缺陷的特征与演变
李博,张忠铧,刘华松,罗明,兰鹏,唐海燕,张家泉
金属学报    2019, 55 (6): 762-772.   doi:10.11900/0412.1961.2018.00557
录用日期: 2019-04-01

摘要48)   HTML4)    PDF (35222KB)(343)   

基于钢坯源头对高强耐蚀管钢热轧材与调质材中发现的带状偏析缺陷进行了实验研究。利用OM、SEM、EDS、EPMA等手段,揭示了高强石油套管钢圆坯中存在的各种点状偏析特征及其与热轧管带状组织缺陷的联系,并分析了热轧管和调质管带状缺陷的成因及差异。结果指出,铸坯中存在斑块型和疏松型2类点状偏析,其中均存在较为严重的C、Cr、Mo、Mn等合金元素正偏析,前者偏析区域内还往往存在细小的枝晶亚结构。统计计算表明,铸坯中不同偏析类型在轧材中造成的带状缺陷宽度也明显不同,点状偏析是管材中难以消除的大尺度带状缺陷的源头。热轧管和调质管中带状缺陷组织中均存在明显的合金元素偏析,但前者为珠光体加贝氏体(P+B)组织带状,后者为颗粒型碳化物带状,两者对管材硬度均匀性有不同程度影响。

图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
27. X80管线钢焊接接头的模拟重构及电偶腐蚀行为表征
李亚东,李强,唐晓,李焰
金属学报    2019, 55 (6): 801-810.   doi:10.11900/0412.1961.2018.00562
录用日期: 2019-04-09

摘要66)   HTML0)    PDF (10490KB)(417)   

利用离散、热模拟处理和模块化重构的微电极阵列对X80管线钢焊接接头进行模拟重构,并联用经典电化学测试技术和微电极阵列测试技术研究了X80钢模拟焊接接头及孤立分区在CO2饱和的NACE溶液中的电偶腐蚀行为。结果表明,在NACE溶液中,孤立的细晶区开路电位最正,腐蚀倾向小,而焊缝的电位最负,腐蚀倾向大;各部分的腐蚀电流密度大小关系为:部分相变区>细晶区>粗晶区>母材>焊缝;模拟X80钢焊接接头组织中,粒状贝氏体与铁素体的混合组织的开路电位最正,极化电阻最小。当各组成部分耦合后,模拟焊接接头中的焊缝和粗晶区作为主要阳极,腐蚀加速;细晶区和部分相变区作为主要阴极,腐蚀减缓;邻近热影响区的母材微电极以阳极性电流为主,远离热影响区的母材微电极以阴极性电流为主。提出电偶腐蚀强度因子用于表征电偶腐蚀强度。孤立的焊缝区的自腐蚀电流密度虽最小,但在电偶腐蚀的加速作用下,焊缝与粗晶区作为模拟焊接接头的薄弱环节,首先因腐蚀而失效。

图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
28. Mo元素及热处理对Ni2CrFeMox高熵合金在NaCl溶液中耐蚀性能的影响
魏琳,王志军,吴庆峰,尚旭亮,李俊杰,王锦程
金属学报    2019, 55 (7): 840-848.   doi:10.11900/0412.1961.2018.00558
录用日期: 2019-04-16

摘要63)   HTML6)    PDF (15275KB)(457)   

利用循环极化曲线、激光共聚焦扫描显微镜(LSCM)、 SEM和 XPS等测试方法研究了Mo元素及热处理对Ni2CrFeMox高熵合金在3.5%NaCl (质量分数)溶液中耐蚀性能的影响。结果表明,铸态Ni2CrFeMox高熵合金的耐蚀性能明显高于316L不锈钢,其中Ni2CrFeMo0.2合金具有最小的维钝电流密度和腐蚀电流密度,耐蚀性能最好。过量Mo元素导致合金中析出σ相,发生电偶腐蚀,降低合金的耐蚀性能。固溶处理后,σ相的溶解及元素分布的均匀化减弱了电偶腐蚀的发生,耐蚀性能明显提高。

图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
29. 地质处置低氧过渡期X65低碳钢腐蚀行为研究
刘灿帅,田朝晖,张志明,王俭秋,韩恩厚
金属学报    2019, 55 (7): 849-858.   doi:10.11900/0412.1961.2018.00481
录用日期: 2019-04-23

摘要52)   HTML1)    PDF (20380KB)(216)   

利用实验室自行搭建的低氧手套箱电化学测试体系系统,长期监测X65低碳钢在模拟地质处置过渡期80 ℃低氧饱和膨润土中的电化学腐蚀行为,发现X65低碳钢的开路电位在150 d内逐渐降低,阻抗模逐渐增加,腐蚀类型从初期的点蚀转变为均匀腐蚀;利用SEM、EDS和μ?XRD表征了X65低碳钢腐蚀产物的形貌、元素组成和物相组成,发现腐蚀产物有颗粒状、片状、杆状和胞状4种类型,腐蚀产物中的元素均匀分布,产物物相由Fe3O4α-Fe2O3组成;使用失重法测量X65低碳钢平均腐蚀速率,发现腐蚀速率(V)在150 d内逐渐从195.88 μm/a降低到20.58 μm/a,V随时间(t)的变化规律符合降幂函数关系式V=8.34t-0.88,腐蚀过程受扩散控制。

图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
30. 静水压力对超纯Fe腐蚀行为的影响
马荣耀,王长罡,穆鑫,魏欣,赵林,董俊华,柯伟
金属学报    2019, 55 (7): 859-874.   doi:10.11900/0412.1961.2019.00044
录用日期: 2019-04-08

摘要37)   HTML7)    PDF (16786KB)(246)   

采用失重测试、动电位极化和电化学噪声研究了静水压力对超纯Fe在3.5%NaCl中腐蚀行为的影响。利用离散小波分析方法去除噪声信号的直流漂移,然后进行散粒噪声和随机分析;利用Hilbert-Huang变换对噪声信号进行时频分析;用SEM观察腐蚀试样的表面形貌。失重测试和动电位极化的研究结果表明,增大静水压力提高了超纯Fe在3.5%NaCl中的腐蚀速率。电化学噪声分析结果表明,在整个浸泡期间,增大静水压力促进了点蚀的发展,提高了局部腐蚀的倾向。在浸泡初期,超纯Fe以发生局部腐蚀(如点蚀形核、亚稳态点蚀、点蚀)的模式为主,增大静水压力对点蚀形核过程有一定的抑制作用,降低了点蚀孕育速率,但对亚稳态点蚀和稳态点蚀的发展过程有促进作用,提高了点蚀生长概率;随着浸泡时间的延长,其逐渐转为以均匀腐蚀的模式为主,增大静水压力仍然促进亚稳态点蚀和稳态点蚀的发展,提高点蚀生长概率,但是却相对地抑制了均匀腐蚀过程。

图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
31. 2A97 Al-Li合金薄板时效析出与电位及晶间腐蚀的相关性研究
蔡超,李煬,李劲风,张昭,张鉴清
金属学报    2019, 55 (8): 958-966.   doi:10.11900/0412.1961.2018.00519
录用日期: 2019-04-24

摘要45)   HTML0)    PDF (21625KB)(236)   

研究了2A97 Al-Li合金薄板不同时效后微观组织、电位及在晶间腐蚀(IGC)介质中的腐蚀特征。结果表明,随着时效时间延长,2A97 Al-Li合金中时效析出T1相等,导致合金电位下降,与之对应的合金腐蚀类型呈如下规律变化:孔蚀、晶间腐蚀(包括局部和全面晶间腐蚀)程度随时效时间延长呈先增加后降低的趋势。同时,相较T6态时效,T8态时效更加促进T1相的生成,而合金电位下降速度也更快。电位越低,晶间腐蚀程度越小,代之以大面积孔蚀程度越高。以上述研究为基础,建立了合金腐蚀类型与电位之间的相关性,对于不同时效处理时快速评价Al-Li合金的晶间腐蚀敏感性具有可行性。

图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
32. 等通道角挤压制备超细晶纯Ti的腐蚀性能研究
李鑫,董月成,淡振华,常辉,方志刚,郭艳华
金属学报    2019, 55 (8): 967-975.   doi:10.11900/0412.1961.2019.00010
录用日期: 2019-05-10

摘要61)   HTML1)    PDF (11271KB)(382)   

通过等通道角挤压(ECAP)的方法制备了超细晶纯Ti,利用EBSD技术研究了2~4道次样品晶粒尺寸、基面织构强度和大小角度晶界的变化规律。同时,采用动电位极化和EIS的方法研究不同晶粒尺寸样品的耐模拟海水腐蚀性能。结果表明:经过2道次ECAP,原始粗晶纯Ti的晶粒尺寸和基面织构强度减小,小角度晶界分数急剧增加。随着挤压道次的增加,纯Ti的晶粒尺寸继续减小,基面织构强度先增大后减少,小角度晶界分数逐渐降低。相比于原始粗晶纯Ti,所有ECAP制备的超细晶纯Ti的腐蚀电流密度和腐蚀速率明显降低,极化电阻增大,表现出更加优异的耐海水腐蚀性能。另一方面,随着ECAP道次的增加,纯Ti的耐海水腐蚀性能并不是呈单调增加的关系,3道次试样的耐腐蚀性能最优,这主要归因于晶粒尺寸、基面织构和晶界特征分布的耦合影响,其中基面织构强度的影响占据主导地位。

图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价