北科大李晓刚：展现含Sb耐候钢微区腐化机理
2022-11-16 14:59:26
作者：风骚露骨 #
导读：北科大李晓刚：揭示含Sb耐候钢微区腐蚀机理,导读：本文研究了夹杂物和析出相对耐候钢孔洞形成和扩展的影响。研究结果表明，析出相(Ti, Nb)N具有最高的伏特电势，其次是基体，夹杂物...
导读：本文研究了混合物和析出相对耐候钢孔洞形成和扩展的影响。研究效果评释，析出相(Ti, Nb)N具有最高的伏特电势，其次是基体，混合物的电位最低。在混合物和析出相联合的现场观看了腐化的诱发和扩展历程;析出相四周的基体逐步溶解。当混合物与基体打仗时，它们敏捷溶解，形成凹坑。随后，四周的基质敏捷溶解，导致凹坑扩展。
耐候钢是高强度低合金钢，提供精良的抗大气腐化本领，这是通过添加一种或几种合金元素(比方Cu、Cr和Ni)实现的。耐候钢的耐大气腐化本领是一般碳钢的2-8倍，耐腐化本领随着服役周期的延伸而进步。耐候钢越来越多地应用于铁路车辆、桥梁和集装箱等范畴。
近几十年来，Nb、V和Ti作为紧张的微合金化元素遍及应用于高强度低合金钢中。我们知道Nb、V和Ti对C和N体现出很高的亲和力，在得当的条件下得形成化合物被析出。这些析出相在加热历程中拦阻了前奥氏体晶粒的生长，按捺了再结晶。别的，在轧制历程中，按捺了再结晶后晶粒的生长，进步了该类钢的韧性。析出相导致低温下析出强化，影响钢的相变举动和构造。别的，Nb和Ti都是过渡元素，是以，它们具有相似的物理和化学性子。它们的碳氮化物具有相似的晶体布局，普通具有NaCl型面心立方布局。是以，在热处置惩罚历程中，Nb和Ti是互溶的，能同时沉淀。
析出相加强了质料的韧性，改进了质料的力学性能。一些学者探究了这些析出相对钢的耐蚀性的影响。在超304H奥氏体不锈钢中，因为纳米级富铜颗粒的溶解而形成微小的凹坑。这这些凹坑被新形成的尖晶石FeCr2O4氧化环氧化并毗连，是以，溶解不再陆续深入钢基体。紧靠氧化膜下面的基体富含固态的铜，在与电解液打仗的历程中，铜通过薄膜溶解。曩昔已经利用微电极技能，TEM观看和小波阐发研究了时效处置惩罚对Al5wt. %Mg合金在脱气的0.6 M NaCl溶液（pH 3.5）中的点蚀举动的影响。效果证明在亚稳点蚀历程中大概会有Mg的选择性溶解，而亚稳点蚀的速率取决于双相析出物的巨细和数目。
腐化通常优先产生在质料外貌的缺陷、混合物和析出相上。在海洋情况中，钢中铝混合物四周的基体当选择性地溶解，形成凹坑。然而，当添加稀土元素时，Al2O3混合物优先溶解。众所周知，在碳钢和不锈钢中，硫化锰(MnS)为点蚀提供了肇始点。其他混合物，如SiO2、CaS和Ca-Al-Mg-O，也被报道对钢的耐蚀性有负作用。在委顿裂纹的萌生和扩展历程中，微米级TiN混合物部位每每显现应力腐化裂纹，氢被位于裂纹尖真个TiN混合物捕捉，并在界面形成微孔。微孔洞与主裂纹联合，加快委顿裂纹的扩展。同时，TiN混合物中存在的微裂纹也促进了委顿裂纹的扩展。
然而，思量到耐候钢腐化的初始阶段，这些复合混合物和析出相对点蚀激发的影响尚未分析。北京科技大学李晓刚传授团队为了研究这些复合混合物和析出相对局部腐化初始阶段的影响，利用扫描开尔文探针力显微镜(SKPFM)丈量微地区的电化学性能，利用原子力显微镜(AFM)举行原位观看。别的，使用种种微观表征技能对复合质料的微观形貌和身分举行了细致的展现。相干研究结果以题“Initial microzonal corrosion mechanism of inclusions associated with the precipitated (Ti, Nb)N phase of Sb-containing weathering steel”颁发在Corrosion Science上。论文链接“http://doi.org/10.1016/j.corsci.2019.108232”
研究发觉，部门耐候钢中Ti、Nb合金元素析出并呈纳米级碳氮化物漫衍。这些沉淀钉扎位错，一些存在于基体外貌，一些是陪同着混合物的微米级的氮化物。析出的(Ti, Nb)N相的伏特电位值最高，其次是基体，混合物的电位最低。
图1 (a)析出相的TEM形貌;(b)析出相的SAED模式;(c)析出相EDS效果。
图2 样品中析出相和混合物的形貌和构成。(a)析出相的形貌和元素漫衍。(b)联合混合物和析出相的形貌和元素漫衍。
当析出相将混合完全包裹时，凹坑形成速率和扩展速率较低。联合混合物和析出相四周的基体渐渐溶解形成凹坑，联合体与基体之间不产生漏洞腐化。当混合物与基体打仗时，混合物在电解质溶液中敏捷溶解形成凹点。凹坑四周的基体敏捷溶解，孕育发生大量腐化产品，这是因为凹坑的酸化和电偶腐化的加快。图3 用FIB切开样品的形态。(a)和(b)为联合混合物和析出物的外貌形貌。(c)和(d)为混合和析出相的纵截面微观布局。
图4 样品中析出相和混合物的形态。
图5 联合混合物和析出相的地形图和伏特电位图，这是通过SKPFM阐发得到的试验钢。(a) 混合物可见;(b) 混合物不行见。
图6在0.01 mol/L NaSO3溶液中浸没差别时间的联合混合物和析出相(析出相完全包裹混合物)的微观形貌:(a) 0 min;(b) 40 min;(c) 90 min;(d) 200 min;(e) 3D成像0 min;(f) 3D成像120 min
图7在0.01 mol/L NaSO3溶液中浸没差别时间的联合混合物和析出相(此中混合物未被析出相完全包裹)的微观形貌:(a) 0 min;(b) 5 min;(c) 10 min;(d) 20 min;(e) 60 min;(f) 120 min。
图8 试验钢中混合物和析出物复合诱导凹坑形成和扩展道理图:(a)析出相完全包裹了混合物;(b)混合物未完全被析出相包裹。
导读：本文研究了混合物和析出相对耐候钢孔洞形成和扩展的影响。研究效果评释，析出相(Ti, Nb)N具有最高的伏特电势，其次是基体，混合物的电位最低。在混合物和析出相联合的现场观看了腐化的诱发和扩展历程;析出相四周的基体逐步溶解。当混合物与基体打仗时，它们敏捷溶解，形成凹坑。随后，四周的基质敏捷溶解，导致凹坑扩展。
耐候钢是高强度低合金钢，提供精良的抗大气腐化本领，这是通过添加一种或几种合金元素(比方Cu、Cr和Ni)实现的。耐候钢的耐大气腐化本领是一般碳钢的2-8倍，耐腐化本领随着服役周期的延伸而进步。耐候钢越来越多地应用于铁路车辆、桥梁和集装箱等范畴。
近几十年来，Nb、V和Ti作为紧张的微合金化元素遍及应用于高强度低合金钢中。我们知道Nb、V和Ti对C和N体现出很高的亲和力，在得当的条件下得形成化合物被析出。这些析出相在加热历程中拦阻了前奥氏体晶粒的生长，按捺了再结晶。别的，在轧制历程中，按捺了再结晶后晶粒的生长，进步了该类钢的韧性。析出相导致低温下析出强化，影响钢的相变举动和构造。别的，Nb和Ti都是过渡元素，是以，它们具有相似的物理和化学性子。它们的碳氮化物具有相似的晶体布局，普通具有NaCl型面心立方布局。是以，在热处置惩罚历程中，Nb和Ti是互溶的，能同时沉淀。
析出相加强了质料的韧性，改进了质料的力学性能。一些学者探究了这些析出相对钢的耐蚀性的影响。在超304H奥氏体不锈钢中，因为纳米级富铜颗粒的溶解而形成微小的凹坑。这这些凹坑被新形成的尖晶石FeCr2O4氧化环氧化并毗连，是以，溶解不再陆续深入钢基体。紧靠氧化膜下面的基体富含固态的铜，在与电解液打仗的历程中，铜通过薄膜溶解。曩昔已经利用微电极技能，TEM观看和小波阐发研究了时效处置惩罚对Al5wt. %Mg合金在脱气的0.6 M NaCl溶液（pH 3.5）中的点蚀举动的影响。效果证明在亚稳点蚀历程中大概会有Mg的选择性溶解，而亚稳点蚀的速率取决于双相析出物的巨细和数目。
腐化通常优先产生在质料外貌的缺陷、混合物和析出相上。在海洋情况中，钢中铝混合物四周的基体当选择性地溶解，形成凹坑。然而，当添加稀土元素时，Al2O3混合物优先溶解。众所周知，在碳钢和不锈钢中，硫化锰(MnS)为点蚀提供了肇始点。其他混合物，如SiO2、CaS和Ca-Al-Mg-O，也被报道对钢的耐蚀性有负作用。在委顿裂纹的萌生和扩展历程中，微米级TiN混合物部位每每显现应力腐化裂纹，氢被位于裂纹尖真个TiN混合物捕捉，并在界面形成微孔。微孔洞与主裂纹联合，加快委顿裂纹的扩展。同时，TiN混合物中存在的微裂纹也促进了委顿裂纹的扩展。
然而，思量到耐候钢腐化的初始阶段，这些复合混合物和析出相对点蚀激发的影响尚未分析。北京科技大学李晓刚传授团队为了研究这些复合混合物和析出相对局部腐化初始阶段的影响，利用扫描开尔文探针力显微镜(SKPFM)丈量微地区的电化学性能，利用原子力显微镜(AFM)举行原位观看。别的，使用种种微观表征技能对复合质料的微观形貌和身分举行了细致的展现。相干研究结果以题“Initial microzonal corrosion mechanism of inclusions associated with the precipitated (Ti, Nb)N phase of Sb-containing weathering steel”颁发在Corrosion Science上。论文链接“http://doi.org/10.1016/j.corsci.2019.108232”
研究发觉，部门耐候钢中Ti、Nb合金元素析出并呈纳米级碳氮化物漫衍。这些沉淀钉扎位错，一些存在于基体外貌，一些是陪同着混合物的微米级的氮化物。析出的(Ti, Nb)N相的伏特电位值最高，其次是基体，混合物的电位最低。
图1 (a)析出相的TEM形貌;(b)析出相的SAED模式;(c)析出相EDS效果。
图2 样品中析出相和混合物的形貌和构成。(a)析出相的形貌和元素漫衍。(b)联合混合物和析出相的形貌和元素漫衍。
当析出相将混合完全包裹时，凹坑形成速率和扩展速率较低。联合混合物和析出相四周的基体渐渐溶解形成凹坑，联合体与基体之间不产生漏洞腐化。当混合物与基体打仗时，混合物在电解质溶液中敏捷溶解形成凹点。凹坑四周的基体敏捷溶解，孕育发生大量腐化产品，这是因为凹坑的酸化和电偶腐化的加快。图3 用FIB切开样品的形态。(a)和(b)为联合混合物和析出物的外貌形貌。(c)和(d)为混合和析出相的纵截面微观布局。
图4 样品中析出相和混合物的形态。
图5 联合混合物和析出相的地形图和伏特电位图，这是通过SKPFM阐发得到的试验钢。(a) 混合物可见;(b) 混合物不行见。
图6在0.01 mol/L NaSO3溶液中浸没差别时间的联合混合物和析出相(析出相完全包裹混合物)的微观形貌:(a) 0 min;(b) 40 min;(c) 90 min;(d) 200 min;(e) 3D成像0 min;(f) 3D成像120 min
图7在0.01 mol/L NaSO3溶液中浸没差别时间的联合混合物和析出相(此中混合物未被析出相完全包裹)的微观形貌:(a) 0 min;(b) 5 min;(c) 10 min;(d) 20 min;(e) 60 min;(f) 120 min。
图8 试验钢中混合物和析出物复合诱导凹坑形成和扩展道理图:(a)析出相完全包裹了混合物;(b)混合物未完全被析出相包裹。
相关推荐
猜您喜欢
精彩图集
