含氮奥氏体不锈钢的耐腐蚀性及力学性能研究

来源 :江苏大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:Rainwave
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
在海洋移动式核电站中,核电站构件长期遭受恶劣的腐蚀环境(反应堆冷却剂—铅铋共晶合金(LBE)的腐蚀以及海洋环境对材料表面的腐蚀),传统奥氏体不锈钢中Ni元素会在LBE中优先溶解,加速材料的腐蚀进程。含氮奥氏体不锈钢利用N、Mn代替Ni元素,避免了Ni元素在LBE中的溶解,提升了表面钝化膜的稳定性,提高材料在环境中的耐腐蚀性,满足海洋移动式核电站构件苛刻的使用要求,因此研究含氮奥氏体钢在LBE中的腐蚀行为以及在不同浓度的Na Cl溶液中的电化学腐蚀行为具有重要的理论意义和实际应用价值。本文选用四种不同氮含量的奥氏体不锈钢N1、N2、N3、N4分别在400、500℃LBE中试验500、1000、1500h,利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、电子万能试验机等试验设备研究了试样腐蚀行为及力学性能变化;使用电化学工作站对四种材料分别在不同浓度的Na Cl溶液中进行动电位极化测试以及在3.5%Na Cl溶液中的进行电化学阻抗(EIS)测试,研究了含氮奥氏体不锈钢耐电化学腐蚀性能。获得以下主要结论:在LBE腐蚀中,当试验温度为400℃时,随着腐蚀时间的增加,试样的溶解与氧化腐蚀程度加剧。N1奥氏体不锈钢耐腐蚀性较差,在500h即发生表面氧化腐蚀,生成单层氧化物,1000h后表面生成双层氧化物,1500h表面氧化物脱落,形成较大腐蚀坑;试样N2在腐蚀时间为1500h时,试样表面形成双氧化层结构,腐蚀层未发生剥落;试样N3、N4腐蚀1500h时,表面以溶解腐蚀为主,氧化腐蚀轻微,表现出良好的耐铅铋腐蚀性。当试验温度升至500℃后,元素扩散速度增大并且合金元素在LBE中的溶解度增加,故腐蚀进程加速。N1、N2、N4在腐蚀500h后均发生氧化腐蚀,并且随腐蚀时间的增加,氧化层厚度随之增长,溶解腐蚀表现不明显;试样N3在腐蚀500h后发生溶解腐蚀,随腐蚀时间的增长发生氧化腐蚀,且生成氧化层厚度较小表现出良好的耐高温腐蚀性。在400℃LBE腐蚀环境中,随着腐蚀时间的增长,拉伸断口断面收缩率及冲击韧性均呈下降的趋势,抗拉强度有所升高。氮含量对拉伸断口断面收缩率及冲击韧性影响不大,抗拉强度随合金中氮含量的升高呈先升后降的趋势。试样N3具有最高的抗拉强度,拉伸与冲击均为韧性断裂,断口的韧窝随腐蚀时间的延长由深变浅。当温度为500℃时,在相同腐蚀时间下,N1具有较强的温度敏感性,断面收缩率、抗拉强度以及冲击韧性明显下降。腐蚀温度对试样N2、N3、N4力学性能影响不大,与在400℃LBE中力学性能相差无几且变化趋势相同。试样N1冲击与拉伸断口形貌均表现出脆性断裂的特征,试样N2随腐蚀时间的增长,冲击断口形貌由韧性断裂转变为韧脆混合断裂的特征,N3、N4断口形貌随腐蚀时间增长仍保持塑性断裂的特征,表现出良好的耐高温老化性。电化学试验表明,当Cl-浓度低于4.5%时,材料的腐蚀电位(Ecorr)较高,电化学腐蚀倾向较低,但当Cl-浓度超过一定范围后,Ecorr迅速降低,材料自腐蚀倾向增大。试样N2点蚀电位(Eb)几乎不受Cl-浓度的影响,均大于1.2V,表现出较高的耐腐蚀性。在3.5%的NaCl溶液中,随着氮含量的升高,电荷转移电阻(Rct)和钝化膜厚度(LSS)先升后降,N2具有最高的Rct和LSS(4.222×10~5Ω·cm~2、6.688×10-8m),表现出良好的耐电化学腐蚀性。
其他文献
7085Al(Al-Zn-Mg-Cu系)合金作为新一代的航空、航天用超高强度铝合金,具有高强、抗疲劳、高损伤容限,以及良好的成形加工性,主要应用于大飞机承力结构件,如空客A380和波音787的翼梁和翼肋等关键部件。然而,随着我国新一代载人航天、大飞机、航母舰载机等的快速发展,对“以铝代钢”的铝化率和铝合金的性能提出了越来越高的要求,传统铝合金已不能满足这些领域对其更高性能的要求。同时,随着海洋工程
学位
7055Al合金以其高比强度、高比刚度、较好的韧性以及良好的抗应力腐蚀性,被广泛应用于航空航天、轨道交通、国防军事、新能源汽车等领域。随着载运工具不断追求轻量化和高温、高载荷服役条件下运行的安全可靠性和寿命,对其变形铝合金关键承力结构部件的高温性能,尤其是高温蠕变性能要求越来越高。然而,7055Al合金在温度超过473 K时,其力学性能损失接近50%,且高温蠕变性能差。而原位纳米颗粒增强铝基复合材
学位
为了解群落的演替趋势并探讨阔叶红松林群落适应环境演变的生物学机制,同时也为森林群落动态长期监测研究、维持群落结构、恢复群落生物多样性和合理经营管理提供科学依据。本研究以小兴安岭典型阔叶红松林样地为研究对象,分析2010、2015和2020年群落幼树物种多样性动态变化、空间格局动态变化、2010、2015和2020优势幼树在三次调查期间的空间分布格局及其关联性,并分析2020年环境变量与3种优势幼树
学位
21世纪的森林资源变得十分重要,保护森林资源逐渐变成刻不迟缓的重大问题。国家也提出“绿水青山就是金山银山”的资源保护理念。森林风速监测是保护森林资源的重要方式之一,森林风对于树木成长是一把双刃剑,它能帮助无人机喷药育种,也能助森林火灾迅速蔓延,以及影响森林气象观测等研究,所以森林风速监测具有重要实际意义。光纤传感技术自发明以来,一直广泛应用于信息传输和检测等领域。本文提出了一种基于光纤传感技术的森
学位
钛酸锶钡(BST)是一种重要的电子陶瓷材料,具有高介电常数、低介电损耗,在钡锶比为0~1范围内电性能连续可调,并有良好的稳定性及绝缘性,可在动态存储器、红外探测仪、陶瓷电容器等各种电子器件中广泛应用。但目前BST陶瓷较高的烧结温度(>1300℃)限制了该材料的实际应用,如何降低BST陶瓷的烧结温度成为国内外研究重点。冷烧结是一种可以显著降低陶瓷烧结温度的新型工艺,通过引入过渡液相,可在超低温下(<
学位
作为新兴的激光雷达扫描技术,无人机激光雷达(UAV-Li DAR)技术和手持移动激光扫描(HMLS)技术具有采集数据效率高、成本低等优点,但是这两种技术应用于较复杂的林业调查时,由于平台限制,难以采集完整的树木信息,故融合两个平台数据获取完整树木信息已成为信息处理必然的发展趋势。因此,本研究提出一种无标识的融合UAV-Li DAR和HMLS点云数据的方法,并将融合后数据进行数据压缩、单木分割、结构
学位
水是万物之源,是一切生物赖以生存的物质基础,是社会生产最基本的资源。随着世界范围内工业的快速发展,石油泄漏和工业废水等含油废水量迅速增加,并污染生态系统和影响人类生命健康。因此,含油废水的处理受到人们的广泛关注。膜分离技术因其无相变、能耗低、操作简便等显著优势在废水修复中得到迅速推广。值得注意的是,聚偏氟乙烯(PVDF)因其优异的化学稳定性、抗氧化性、易成膜性等优点,被广泛用作油水分离的微滤膜。然
学位
21世纪,新能源产业快速发展,以满足人类不断增长的能源需求并缓解严重的环境污染问题。氨气(NH3)由于其氢含量高、能量密度高、液化压力低、燃烧产物安全等特点,被视为是一种优秀的清洁能源。而节能环保、操作方便的电催化氮还原合成氨工艺是目前最有潜力的制备方法。但是目前最困难的仍是设计一种性能优异的催化剂来满足工业生产氨气的需求。本文采用量子化学方法对双金属团簇的结构进行搜索,筛选出稳定团簇结构,通过电
学位
海水是一种多组分腐蚀性介质,当螺旋桨、海水泵、阀等海洋装备运行时,将面临着腐蚀和空蚀的协同作用。腐蚀是金属材料表面与电解质溶液发生反应而引起的电化学损伤,而空蚀是海水中的空化泡溃灭导致的机械损伤,这两种损伤形式可能相互影响,产生促进或抑制彼此的作用。目前,对于腐蚀-空蚀协同作用的理解并不充分,尤其是以天然海水为介质开展的相关研究鲜见报道。深入开展合金在海水中空蚀行为及机理的探究,有助于补充腐蚀-空
学位
树木在生长过程中,有时会出现中空、腐朽等现象,导致树木发生倒塌或死亡,给人民生命财产造成难以挽回的损失。为了在不损伤树木的前提下及时了解树木的健康情况,常使用应力波、电阻成像以及超声波等无损检测技术对活立木进行检测。近些年,随着探地雷达技术的发展,该技术已被用于树木的缺陷检测。基于目前探地雷达技术仍存在的问题,本文主要研究介电常数的修正以及雷达波数据的解释,来提高探地雷达的检测和识别精度。树木的介
学位