316L不锈钢在海洋深水环境中的局部腐蚀规律

目的研究316L不锈钢在海洋深水环境中的局部腐蚀规律。方法利用自行设计的实验装置在南海170 m水深位置开展316L不锈钢腐蚀模拟实验,并通过电化学测试方法与扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)等测试手段进行分析。结果浸泡7天时,316L不锈钢表面发生局部腐蚀,但微生物吸附会形成保护性的微生物膜,引起其自腐蚀及击穿电位正移,耐点蚀性能会升高。随着浸泡时间的延长,溶解氧含量逐渐降低,试样表面吸附的微生物膜性质发生变化,导致钝化膜在微生物与Cl-的作用下破裂,自腐蚀电位及击穿电位负移,耐点蚀性能下降。结论 316L不锈钢在海洋深水环境中的耐点蚀性能随着浸泡时间的延长,先降低而后增加。     

阴极极化对金属电极表面微生物膜的影响

阴极极化对不锈钢表面微生物膜的附着有一定的影响,通过 荧光显微镜记数和细菌双染色方法(AO+PI),对在不同电位下极 化过的不锈钢表面进行了观察,同时做了对比实验。实验证明在一 定的范围内(-800mV~-1000mV),阴极极化对微生物向洁净金属 表面的附着有一定的抑制作用,但是对已经附着的微生物膜不能 够起到脱除或完全杀灭作用,只能杀死靠近金属表面的微生物。通 过模拟膜实验,从侧面证明了只有微生物膜附着而无生物活性时, 钝性金属的开路电位不会发生正移。     

高强不锈钢在海水环境中的阴极保护行为研究

目的 研究不同阴极极化电位下高强不锈钢的极化行为,确定某高强不锈钢合理的阴极保护电位区间。方法 通过动电位极化测试以及电化学阻抗测试等电化学测试手段,研究此种高强不锈钢在海水中的阴极反应过程,通过不同极化电位下的恒电位极化测试,结合扫描电子显微镜和能谱仪,观察分析试样表面的腐蚀产物,研究阴极极化电位对高强不锈钢表面阴极产物膜的影响规律,以及对高强不锈钢在海水中的阴极保护效果。结果 动电位极化测试表明,在‒0.50~‒0.90 V,只需要施加很小的阴极电流,就可使极化电位发生显著变化。电化学阻抗谱测试及拟合结果表明,极化电位在‒0.70 V时,电极反应的电荷转移电阻最大,此时腐蚀被完全抑制。恒电位极化测试发现,随着电位负移,极化电流密度整体上呈现先减小、后增大的趋势。用能谱仪分析其表面产物发现,钙镁沉积层的致密度呈现先增加、后降低的趋势。结论 此种高强不锈钢在海水环境中施加阴极电位为‒0.50~‒1.00 V时,可以得到有效保护。     

浅谈不锈钢拉深件成形时的表面保护方式

拉深是利用拉深模具把平板材料变成开口空心零件的冲压过程，是典型的变形工序。通过对不锈钢拉深件成形过程中的滑移状态及应力、应变分析，揭示了不锈钢拉深件成形时的表面划痕出现的根源，进而提出了表面保护的基本方式。     

新型高强不锈钢在海水中的腐蚀行为研究

目的 确定新型高强不锈钢在海水环境中的耐蚀性能和腐蚀机理。方法 通过海水浸泡试验、动电位极化曲线和电化学交流阻抗测试考察新型高强不锈钢在海水环境中的腐蚀性能,并结合金相显微镜观察、X射线衍射分析(XRD)和X射线光电子能谱(XPS),分析该不锈钢的组织结构和钝化膜组成。结果 新型高强不锈钢在海水中的自腐蚀电位稳定在0.012~0.020 V,点蚀电位为1.10 V,保护电位为0.89 V。海水中浸泡45 d后,电化学阻抗值仍然保持在10⁶ Ω.cm²数量级。这说明钝化膜表面并未出现点蚀的形核,钝化膜仍具有较好的保护性。该不锈钢具有典型的孪晶奥氏体结构,形成的钝化膜表层主要成分为FeOOH、Cr(OH)3等氢氧化物,内层成分主要为Fe3O4、Cr2O3、CrO3、单质Ni,具有较强的钝化膜修复能力。结论 该不锈钢在海水中具有良好的耐蚀性。     

南海岛礁海洋环境中典型不锈钢浪花飞溅区腐蚀规律

目的 研究南海岛礁环境浪花飞溅区中典型不锈钢的腐蚀规律.方法 在南海岛礁进行现场腐蚀试验,利用表面微观形貌观测、腐蚀产物分析及失重测试等手段,对比分析了304、316L和2205不锈钢在浪花飞溅区中的腐蚀形貌、腐蚀速率和腐蚀深度.结果 在浪花飞溅区,304不锈钢的腐蚀速率最大,316L不锈钢次之,2205不锈钢最小;在浪花飞溅区304不锈钢和316L不锈钢局部腐蚀主要以点蚀和缝隙腐蚀为主,2205不锈钢耐腐蚀性良好,局部腐蚀不明显;三种不锈钢的腐蚀产物主要包括 α-FeOOH、γ-FeOOH、γ-Fe2O3.结论 三种不锈钢的腐蚀产物基本相同,但2205不锈钢腐蚀速率变化趋势与另外两种不锈钢明显不同.     

内高压成形技术现状与发展趋势

介绍了内高压成形原理、工艺分类、优点、应用范围和适用材料 ,综述了国外内高压成形在工业领域尤其汽车工业的应用情况 ,给出了用内高压成形制造的典型结构件、枝杈管件、异形管件和空心轴类件。详细介绍了国内研制的 4 0 0MPa内高压成形机参数及在该设备上试制的铝合金管件、不锈钢管件、空心阶梯轴和轿车后轴纵臂等内高压成形件。最后探讨了内高压成形需要深入研究的课题和发展趋势     

内高压成形技术现状与发展趋势

介绍了内高压成形原理 ,工艺分类、优点、应用范围和适用材料 ,综述了国外内高压成形在工业领域尤其汽车工业的应用情况 ,给出了用内高压成形制造的典型结构件、枝杈管件、异形管件和空心轴类件。详细介绍了国内研制的 4 0 0MPa内高压成形机参数及在该设备上试制的铝合金管件、不锈钢管件、空心阶梯轴和轿车后轴纵臂等内高压成形件。最后指出内高压成形需要深入研究的课题和发展趋势     

横置极板电除尘器电场性能优化

电除尘器电场性能优劣是影响电除尘器收尘效率的重要因素。通过有限元法得出4种放电极(平齿线、90°齿线、十齿线、加强型RS线)与横置极板匹配时其电位与场强的空间分布,通过实验测量90°齿线分别与横置极板和C480板匹配时的极板表面电流密度的大小及分布,以板电流密度平均值和板电流密度几何标准差为电极配置电场性能的评价指标,对电除尘器不同电极配置参数下其电场性能优劣进行研究,通过调整电极配置几何参数以优化电场性能,为横置极板电除尘器的选型设计提供参考。     

Al-Zn-Sn-Ce牺牲阳极干湿交替环境电化学性能研究

目的 为满足高强钢装备的阴极保护要求,开展新型干湿交替环境牺牲阳极电化学性能测试,评价材料的阴极保护效果。方法 采用高温熔炼方法,制备Al-Zn-Sn-Ce低电位牺牲阳极试样,进行不同浸水率下(干湿态环境时间比为1:1、3:1和7:1)的干湿交替环境牺牲阳极电化学性能试验、电化学表征测试及腐蚀微观形貌表征,通过对比试验数据和材料形貌表征结果,综合分析铝合金牺牲阳极在干湿交替环境下的电化学性能,探究干湿交替环境因素对阳极溶解行为的影响。结果 Al-Zn-Sn-Ce牺牲阳极在多种试验环境下的工作电位为‒0.70~‒0.81 V(vs. SCE),符合高强钢阴极保护电位需求,阳极表面溶解形貌相对均匀,表面阴阳极电化学微区分布均匀。随着干湿态试验环境时间比的增加,阳极工作电位出现正移,干态环境下表面腐蚀产物的沉积和结壳导致阳极活化溶解能力下降,而干湿态环境时间比最大时,阳极自腐蚀反应得到一定的抑制,阳极电流效率均保持在75%以上。结论 随着干湿态试验环境时间比的增加,牺牲阳极在干湿交替试验环境中的工作电位出现正移。由于干态环境下表面腐蚀产物的沉积和结壳,导致阳极活化溶解能力下降,但自腐蚀反应得到抑制。Al-0.7Zn-0.1Sn-0.1Ce低电位牺牲阳极在复杂干湿交替环境中表现出良好的阴极保护性能。     

几种结构钢和不锈钢的耐海洋大气腐蚀性能研究

目的 研究服役于海洋大气环境中的几种典型钢材的耐腐蚀性能.方法 通过酸性盐雾?湿热?酸性大气等试验方法研究钢材在海洋大气环境服役过程中的耐腐蚀性能.结果 在海洋大气环境中,通常含铬量较高的不锈钢耐腐蚀性能较为优异,含铬量较低的不锈钢材料耐腐蚀性能较差.结构钢在海洋大气环境下易腐蚀.钝化处理能明显提高不锈钢的耐腐蚀性能,但仍然难以保护不锈钢在长期海洋大气环境作用下不受侵蚀,无机铝涂料对钢材具有优异的防护性能,而镀银层将加剧钢材基体腐蚀.此外,粗糙表面易诱发不锈钢发生腐蚀.结论 在海洋大气环境服役时,不锈钢应采取钝化处理,提高其耐腐蚀性能.对于结构钢和铬含量较低的不锈钢,可采取涂覆无机铝涂层的方式,通过牺牲阳极作用有效保护基体免受侵蚀.在设计阶段,还应注意外露部位的表面粗糙度设计,尽量防止或减小不锈钢腐蚀现象的发生.     

冷喷涂镍涂层在不锈钢焊点腐蚀防护上的应用研究

目的 研究冷喷涂镍涂层对不锈钢焊点腐蚀行为的影响,为提高不锈钢焊接结构件的耐腐蚀性能提供依据。方法 采用冷喷涂技术在316L不锈钢电阻点焊结构件表面制备纯镍涂层,在金相组织、酸性盐雾腐蚀性能等检测分析基础上,研究不锈钢焊点在有涂层和无涂层条件下的腐蚀行为。结果 采用冷喷涂技术在不锈钢焊点表面制备出了孔隙率不大于0.5%的高致密纯镍涂层,带有涂层的不锈钢点焊结构件经过96 h酸性盐雾试验后,未发生腐蚀。结论 不锈钢表面钝化膜在点焊过程中发生破坏,基体裸露在腐蚀介质中,导致焊点区域发生腐蚀。在表面制备高致密镍涂层后,通过高耐蚀涂层对焊点进行屏蔽防护,有效提高其耐腐蚀性能,满足了某装备不锈钢结构件在酸性盐雾条件下的使用要求。     

腐蚀疲劳交替环境下0Cr16Ni5Mo1不锈钢的损伤行为研究

目的 研究腐蚀疲劳交替环境下0Cr16Ni5Mo1不锈钢的损伤行为。方法 通过开展0Cr16Ni5Mo1不锈钢在不同腐蚀疲劳交替次数下的试验,分析腐蚀疲劳交替频率对疲劳寿命、表面形貌等的影响规律,明确其腐蚀疲劳交替损伤机理。结果 腐蚀时间一定时,0Cr16Ni5Mo1不锈钢试验件的疲劳寿命随着腐蚀疲劳交替频率的增加而增加。交替频次较低时,疲劳断裂部位主要发生在试验件表面或侧面的腐蚀损伤处;交替频次较高时,疲劳断裂部位开始内部缺陷处出现。试验件表面附着的腐蚀产物随着交替周期的进行而减少,但随着交替次数的增加,基体截面深处出现腐蚀产物。结论 0Cr16Ni5Mo1不锈钢试验件的疲劳寿命随交替次数的增加呈现指数函数规律的增长趋势。腐蚀-疲劳交替作用下,0Cr16Ni5Mo1不锈钢的表面腐蚀损伤形式主要为点蚀,裂纹主要萌生于试件表面的缺陷处,腐蚀加速了裂纹萌生的进程。交替次数的增加促进了表面和缺陷处钝化膜的生成,以及腐蚀产物在缺陷内部的堆积,从而使试验件寿命增大。     

Stainless steel corrosion scale formed in reclaimed water: Characteristics, model for scale growth and metal element release

Stainless steels generally have extremely good corrosion resistance, but are still susceptible to pitting corrosion. As a result, corrosion scales can form on the surface of stainless steel after extended exposure to aggressive aqueous environments. Corrosion scales play an important role in affecting water quality. These research results showed that interior regions of stainless steel corrosion scales have a high percentage of chromium phases. We reveal the morphology, micro-structure and physicochemical characteristics of stainless steel corrosion scales. Stainless steel corrosion scale is identified as a podiform chromite deposit according to these characteristics, which is unlike deposit formed during iron corrosion. A conceptual model to explain the formation and growth of stainless steel corrosion scale is proposed based on its composition and structure. The scale growth process involves pitting corrosion on the stainless steel surface and the consecutive generation and homogeneous deposition of corrosion products, which is governed by a series of chemical and electrochemical reactions. This model shows the role of corrosion scales in the mechanism of iron and chromium release from pitting corroded stainless steel materials. The formation of corrosion scale is strongly related to water quality parameters. The presence of HClO results in higher ferric content inside the scales. Cl⁻ and SO₄^2 − ions in reclaimed water play an important role in corrosion pitting of stainless steel and promote the formation of scales.     

原子氧对不锈钢的作用

目的研究空间原子氧辐照对不锈钢性能的影响。方法将不锈钢试样置于束流密度为2.5×10~(16)atoms/(cm~2·s)的原子氧束中进行辐照试验,最长辐照时间为300 min。研究随辐照时间增加,试样质量、光学性能、接触角、耐磨性能、耐腐蚀性能的变化。结果原子氧辐照后,不锈钢表面生成氧化物质量增加;随辐照时间增加,试样光谱反射系数呈下降趋势,太阳吸收比增加;原子氧作用导致不锈钢接触角增大,耐磨性能提高,耐腐蚀性能下降。结论得到的不锈钢原子氧环境效应数据,可为其在低轨航天器上的应用提供理论基础。     

西沙海洋大气环境中典型材料腐蚀形貌识别

目的获得西沙海洋大气环境中典型材料的表面腐蚀形貌参数,分析其腐蚀规律。方法采用室外大气暴露试验,研究5052铝合金、304不锈钢和EH36低合金钢在西沙海洋大气环境中的腐蚀形貌及腐蚀规律,并采用图像数字处理方法识别试样表面腐蚀特征。结果 EH36钢的大气腐蚀形貌以均匀腐蚀和腐蚀坑为主,而5052铝合金以及304不锈钢以点蚀为主,EH36低合金钢的腐蚀速率明显高于5052铝合金和304不锈钢。三种典型材料腐蚀面积百分比与腐蚀坑面积百分比的变化趋势相同,5052铝合金和EH36低合金钢的腐蚀面积百分比和腐蚀坑面积百分比与二者腐蚀速率变化规律一致,而304不锈钢的腐蚀面积百分比和腐蚀坑面积百分比与其腐蚀速率变化规律相反。5052铝合金和EH36低合金钢1年周期试样的腐蚀坑数目均大于2年周期试样,而对于304不锈钢,1年周期试样的腐蚀坑数目与2年周期试样差别不大。结论西沙大气环境中,三种典型材料的腐蚀速率、腐蚀面积百分比、腐蚀坑面积百分比均有明显不同,对同一种材料,其正面的腐蚀面积百分比、腐蚀坑面积百分比、腐蚀坑数与背面也有较大差别。     

两种不锈钢在冷却塔冷凝酸液中的耐蚀性能

目的分析304不锈钢和316L不锈钢在电厂冷却塔内海水及烟气形成的模拟冷凝酸液环境中的耐蚀性能。方法利用浸泡试验和电化学试验方法测试两种不锈钢在模拟冷凝酸液中的腐蚀形貌、腐蚀率和极化曲线。结果 304不锈钢在模拟冷凝酸液中的耐蚀性能较差,其腐蚀率及钝态稳定性受冷凝酸液pH值的影响较大;316L不锈钢在模拟冷凝酸液中的耐蚀性能较好,其腐蚀率及钝态稳定性受冷凝酸液pH值的影响较小。结论 316L不锈钢在冷却塔冷凝酸液中的耐蚀性能明显优于304不锈钢。     

离子镀铝与离子液体电镀铝涂层性能对比研究

目的对比研究离子镀铝和离子液体电镀铝两种涂层的性能。方法针对高强度钢表面环保表面处理的需求,对比研究300M钢表面离子镀铝和离子液体电镀铝两种涂层,采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱(EDS)等对两种涂层的表面、断面微观形貌和成分进行表征;采用原子力显微镜(AFM)对两种涂层表面三维形貌和粗糙度进行观察和测量;采用电偶腐蚀测试两种涂层与铝合金的电偶腐蚀性能;采用缺口试样拉伸方法检测两种涂层对300M钢基体氢脆性能的影响;采用5%Na Cl人工海水周浸试验的方法检测两种涂层的耐蚀性能,与电镀镉钛镀层进行对比,采用电化学方法对涂层试验前后的阻抗谱特性进行检测分析。结果两种涂层表面形貌存在较大差异,离子镀铝经过致密化处理后,表面为均匀的圆饼状形貌,致密度很高,粗糙度约为0.88μm,而离子液体电镀铝涂层表面则为圆顶状的凸起物组成,没有明显的孔洞缺陷,粗糙度约为0.71μm;电偶腐蚀测试显示,两种涂层都能够与铝合金相容连接;缺口试样的拉伸试验结果显示,两种涂层的对基体的氢脆性能没有影响;腐蚀试验结果显示,两种涂层对于300M钢基体都具有良好的保护效果,与传统的电镀镉钛相当,具备了未来替代镉类镀层的潜质。结论两种涂层均匀致密,没有明显的气孔、裂纹等缺陷,电偶腐蚀性能优异,对300M钢基体都不会产生氢脆隐患,耐蚀性能优异。     

Pulsed laser micro polishing: Surface prediction model

The objective of this work is to predict the final roughness of metal surfaces that have undergone pulsed laser micro polishing. The motivation for pulsed laser micro polishing is to reduce the surface roughness of parts whose surface texture can approach the feature size. Being able to predict the magnitude of the polishing and frequency (wavelength) content of the surface will assist in the design of optimal processing parameters with minimal experiments. Laser pulses are used to create shallow melt pools with a controlled size (e.g., depth) and duration in order to allow surface tension forces to “pull down” asperities with small radius of curvature. There is no ablation occurring in the process being modeled. The melt depth and duration are predicted with a transient, two-dimensional axisymmetric heat transfer model with temperature-dependent material properties. The surface of the melt pool is analytically modeled as oscillations of stationary capillary waves with damping resulting from the forces of surface tension and viscosity. Above a critical spatial frequency, f_cr, a significant reduction in the amplitude of the spatial Fourier components is expected. The work described in this paper extends the concept of critical frequency to a physics-based prediction methodology for predicting the spatial frequency content and surface roughness after polishing, given the features of the original surface, the material properties, and laser parameters. The proposed prediction methodology was validated using line polishing data for stainless steel 316L and area polishing results for pure nickel, Ti6Al4V, and Al-6061-T6. The predicted average surface roughnesses were within 12% of the values measured on the polished surfaces.