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《复旦大学》 2012年
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双相不锈钢局部电化学失效行为与机理的研究

韩冬  
【摘要】:不锈钢指含铬量超过12%的铁基合金,其中含镍量较高的奥氏体不锈钢是不锈钢家族中使用量最大的钢种,但是在镍资源节约需求、高性价比追求和高耐蚀性要求的多重推动下,双相不锈钢(即多相铁基合金)在近几十年迅速发展,并被广泛用于化工、石油、造纸和海洋工业。在双相不锈钢中主要含有铁素体和奥氏体两相结构,两相比例及合金元素分配行为受到热处理制度的严重影响,不同的热处理制度会对双相不锈钢耐腐蚀性能产生巨大作用。此外,双相不锈钢整体耐蚀性还受到局部异质相的作用,特别是夹杂物往往作为局部腐蚀优先萌生的位置,在很大程度上决定了双相不锈钢产品品质。另外,由于双相不锈钢具有多相复杂组织结构,材料整体耐蚀性能往往由最弱的相所决定,较之单相奥氏体不锈钢而言其局部腐蚀过程十分复杂,影响因素众多。考虑到双相不锈钢组织结构的特殊性,如何澄清合金元素分配、异质相结构分布与点蚀和缝隙腐蚀之间的内在联系成为双相不锈钢研究的关键问题,也是能够进一步理解具有复杂组织结构的多相合金局部腐蚀机理必须攻克的课题。 基于以上背景,本论文综合利用了多种微区分析手段和电化学研究方法,研究了双相不锈钢典型氧化物夹杂对点蚀萌生的影响及其内在规律,研究了合金成分与固溶热处理制度对双相不锈钢微观组织演变及其耐局部腐蚀能力的影响,表征了环境因素对双相不锈钢耐缝隙腐蚀能力的影响,提出了适用于评价双相不锈钢耐局部腐蚀能力的新方法和新理论,给出了典型双相不锈钢的合金设计与组织控制原则,进而为新型双相不锈钢的合金配方设计和使用性能优化提供了重要的科学依据,具体的研究内容及创新点如下: (1).本工作综合采用SEM微观形貌分析,AFM拓扑分析以及微区电化学分析,对双相不锈钢中典型非金属氧化物夹杂的种类、形态、分布及其影响点蚀萌生过程的几何因素和电化学因素进行了综合分析。所得结果对于理解双相不锈钢点蚀萌生过程具有重要意义。 (2).采用临界点蚀温度和微区点蚀评价技术研究了合金成分和固溶热处理制度对于双相不锈钢DSS2304微观结构演变和耐点蚀能力的影响。所得结果为双相不锈钢在线固溶处理提供了重要的数据支持。 (3).采用临界缝隙腐蚀温度和动电位极化曲线法系统研究了影响双相不锈钢缝隙腐蚀抗性的主要环境因素,在此基础上建立了可用于快速、准确评价双相不锈钢耐缝隙腐蚀性能的恒电位临界缝隙腐蚀温度电化学方法,并以此对系列双相不锈钢DSS2101,2205和2507的缝隙腐蚀行为进行了系统研究。此外,综合利用原位法、动电位法和微区电化学分析手段并结合微观形貌分析,深入研究了合金元素再分配对缝隙腐蚀过程中的两相组织极化行为的影响。所得结果为全面理解双相不锈钢缝隙腐蚀机理提供了必要的数据支持,对双相不锈钢的开发和使用具有重要的科学和现实意义。
【学位授予单位】:复旦大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TG457.11

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【参考文献】
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