论文部分内容阅读
铁素体不锈钢因其具有无镍、抗氧化性能好、抗应力腐蚀、导热系数大、价格便宜等优点,已经广泛应用于汽车制造业、海洋行业、建筑工业等众多领域。铁素体不锈钢经常处于腐蚀性较强的环境,所以对于铁素体不锈钢的抗局部腐蚀能力提出了更高的要求。激光冲击强化作为一种新型的表面改性技术,利用高应变率的冲击波作用于材料表面,可以在材料表面发生塑性变形和晶粒细化,并产生残余压应力来提高试样的力学性能及抗腐蚀性能。本文以AISI430铁素体不锈钢作为研究对象,通过极化曲线和电化学阻抗谱等电化学实验方法,并结合表面完整性分析,研究了激光冲击工艺对AISI430铁素体不锈钢的抗腐蚀能力的影响。本文的主要研究内容和结果如下:(1)理论分析了激光冲击对AISI430铁素体不锈钢的强化机理,通过分析和计算获得了激光冲击AISI430铁素体不锈钢的最佳实验参数。研究了AISI430铁素体不锈钢在激光冲击后力学性能的变化,对激光冲击后试样的三维形貌及微观形貌进行了观测和分析,研究结果表明:激光冲击后AISI430铁素体不锈钢的表面发生了塑性变形并产生晶粒细化;强化处理后出现材料表面的显微硬度得到明显提升;激光冲击后,AISI430铁素体不锈钢表面出现残余压应力层。(2)对激光冲击前后的AISI430铁素体不锈钢在0.1mol/L的HCl溶液中进行了电化学实验,实验结果表明,经过激光强化后试样的自腐蚀电位正移,腐蚀电流密度减小,阻抗谱的容抗弧增大及等效电路的反应电阻变大,增强了材料的抗腐蚀能力。通过SEM观察试样的腐蚀形貌,从微观上证明了激光冲击对AISI430铁素体不锈钢在酸性环境中抗腐蚀能力的提升,并结合残余应力和晶粒细化从理论上总结出抗腐蚀性能提升的原因。结果表明:残余压应力可以材料表面的氧化膜更加紧致,抑制材料表面腐蚀产物的剥落,减少腐蚀的进一步发展;晶粒细化使试样力学性能得到提升,材料的结构更加致密导致腐蚀难以扩散,并且使Cr元素富集于材料表面增强抗腐蚀能力。(3)对激光冲击前后的AISI430铁素体不锈钢在3.5%的NaCl溶液中进行了电化学实验,实验结果表明,激光冲击强化可以使AISI430不锈钢在3.5%NaCl溶液中的自腐蚀电位发生正移,降低材料的腐蚀电流密度,减少了材料腐蚀表面的腐蚀凹坑和条带状腐蚀,增强了AISI430不锈钢在中性溶液中的抗腐蚀性能。