收藏本站
收藏 | 论文排版

合金元素Cu和Cr在低合金钢局部腐蚀过程中的协同效应

吕文婷  
【摘要】:通过添加合金元素提高钢材的耐蚀性是常用的有效手段之一。合金元素Cu、Cr能够显著提高钢的耐均匀腐蚀性能,但关于它们对局部腐蚀的影响仍然存在争议,这主要与它们在基体内的分布有关。目前关于钢中Cu、Cr两种合金元素的协同效应报导较少,也缺乏这种协同效应对局部腐蚀过程影响的研究。工业界由于复杂的服役环境、多变的构件结构等,使得实际工程构件往往在酸性环境下服役,如工业污染比较严重的城市大气环境、构件连接处的缝隙等。本论文设计制备了三种含有Cu和Cr元素的低合金实验用钢,通过浸泡实验,结合多种分析测试方法,研究了 Cu、Cr协同效应对低合金钢在酸性溶液中夹杂物诱发局部腐蚀过程的作用机理。利用基于密度泛函理论的第一性原理计算对Cu和Cr在钢中的分布和偏聚行为进行了研究,从原子尺度探讨了两种元素在钢中MnS夹杂处富集的协同效应,深入理解这种协同作用对局部腐蚀过程的影响机理。通过对比三种钢在酸性NaCl溶液中的腐蚀行为发现,同时含有Cu和Cr的钢中局部腐蚀现象最严重,只含有Cr的钢次之,而只含有Cu的钢中几乎没有出现局部腐蚀。三种钢的局部腐蚀萌生位置为钢中夹杂物,均表现为复合夹杂物中的硫化物溶解,氧化物不溶解。浸泡后含Cu钢中在硫化物溶解的区域有Cu颗粒沉积,能够抑制基体的进一步腐蚀;含Cr钢中Cr3+水解降低局部环境的pH值,加速基体腐蚀。对三种钢中的夹杂物进行了全面系统的统计分析,发现三种钢中夹杂物的类型基本一致,主要为(Si、Al)氧化物与外层(Mn、Cu、Cr)硫化物构成的复合夹杂物。热力学计算表明,钢中夹杂物的析出次序为氧化物优先析出,氧化物中SiO2所占比例高于Al2O3;硫化物后析出,硫化物中MnS析出量高于Cu2S和CrS,这与实验观察的规律一致。三种钢中夹杂物的数量、大小及尺寸分布没有明显差别。复合夹杂物中在MnS区域观察到Cu、Cr的富集,相比于只含Cu或Cr的钢,两种元素共存时其富集程度均有所提高,并且Cr元素富集程度的提高高于Cu元素。为了弄清Cu和Cr在MnS夹杂物上的富集行为和机制,采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,在原子及电子尺度上研究了 Cu和Cr在α-Fe基体内的偏聚以及在MnS表面的吸附行为。研究结果表明,相比于固溶在α-Fe体内,Cu或Cr更倾向于偏聚到α-Fe的表面,且Cu的偏聚驱动力比Cr强。Cu、Cr元素均可以在MnS表面稳定吸附,且Cu吸附比Cr更加稳定。根据结构、能量和电子结构分析,MnS表面预吸附Cr可以促进Cu元素的共吸附,预吸附Cu也可以促进Cr元素的共吸附,且Cu对Cr吸附的促进作用强于Cr对Cu的促进作用,这与实验观察结果一致。进一步地,由能量和电子特性的计算结果发现,Fe(110)//MnS(110)界面是9个低指数表面构成的界面中最稳定的界面,Cu和Cr趋向于从Fe基体内向Fe(110)/MnS(110)界面上偏聚,这一结果得到透射电子显微镜(TEM)观察的验证。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前17条
1 董中奇;尹素花;盖国胜;;微波烧结过程中Cu_(60)Cr_(40)合金组织演变的研究[J];粉末冶金工业;2016年06期
2 王昕;颜碧兰;汪澜;刘晨;刘晶;;钙矾石对Cr~(6+)和Cu~(2+)的固化及稳定性[J];硅酸盐通报;2013年02期
3 和恵朋;叶少博;;膨胀珍珠岩吸附Cu~(2+)和Cr~(3+)的研究[J];化工中间体;2013年06期
4 张义婕;司志华;胡晓静;石玉坤;朱宝林;郑晓广;黄唯平;;改性沸石对废水中Cu~(2+)、Cr~(3+)的去除作用研究[J];工业水处理;2014年12期
5 郝献超;肖葵;张汉青;董超芳;李晓刚;;模拟海洋大气环境下Cu和Cr对耐候钢耐腐蚀性能的影响[J];材料保护;2009年01期
6 陈曦;王玉军;;化学淋滤法去除污泥中Cr、Cu的研究[J];环境科学与管理;2009年06期
7 石戈;王健鑫;武佳;王日昕;;Cu~(2+)和Cr~(6+)对中国林蛙蝌蚪的急性毒性[J];东北师大学报(自然科学版);2007年02期
8 李军强;;活性污泥对重金属Cr~(6+)和Cu~(2+)的吸附研究[J];山西化工;2009年04期
9 陈仕奇,曲选辉,黄伯云,雷长明;机械合金化Cu_(50)Cr_(50)合金的致密化和组织分析[J];矿冶工程;2000年01期
10 张军涛;任凤章;李锋军;张旦闻;孙娟;;Cu、Cr对灰铸铁力学性能和加工性能的影响[J];铸造技术;2013年02期
11 杨忠;杨喜岗;赵玉厚;杨通;李建平;陶栋;;Cr、Mo、Cu复合合金化蠕墨铸铁的组织和性能[J];铸造技术;2015年06期
12 宋志慧;王庆伟;;Cu~(2+)、Cd~(2+)、Cr~(6+)胁迫对斑马鱼抗氧化酶活性的影响[J];安徽农业科学;2011年08期
13 赵岩;孔强;付荣恕;;Cu~(2+)、Cd~(2+)和Cr~(6+)对孔雀鱼的单一与联合毒性效应[J];供水技术;2009年06期
14 徐仁扣;肖双成;赵安珍;;Cu(Ⅱ)对红壤吸附Cr(Ⅵ)的影响[J];农业环境科学学报;2008年03期
15 周茂洪,赵肖为,吴雪昌;Cu~(2+),Cd~(2+)和Cr(Ⅵ)抑制沼泽红假单胞菌生长的毒性效应[J];应用与环境生物学报;2002年03期
16 张延忠,杨燮龙;New nanocrystalline Fe_(69.4)Cu_(0.6)Cr_(3.2)V_(0.8)Si_(14)B_(12) soft magnetic alloy[J];Chinese Science Bulletin;1995年11期
17 夏璐;邓啟敏;黄中航;龚铸;;三乙烯四胺基蔗渣纤维素的制备及其对Cu~(2+)、Cr~(6+)的吸附[J];金属矿山;2017年12期
中国重要会议论文全文数据库 前20条
1 宋忠孝;鞠新华;徐可为;;扩散阻挡层与离子束轰击能量对Cu(Cr)合金膜结合强度的影响[A];TFC’03全国薄膜技术学术研讨会论文摘要集[C];2003年
2 朱长青;刘福强;张艳红;韦蒙蒙;李爱民;;氮掺杂壳聚糖-Fe(Ⅲ)复合吸附剂协同去除Cu(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)的特性研究[A];2015年中国环境科学学会学术年会论文集(第二卷)[C];2015年
3 李朝阳;韩尔立;陈强;罗世永;;离子源辅助磁控溅射Cu基镀Cr层机械性能研究[A];第五届全国稀有金属学术会议专辑[C];2006年
4 杨长辉;张明涛;杨凯;余林文;;碱矿渣胶凝材料固化/稳定化Cr(Ⅵ)性能研究[A];中国硅酸盐学会水泥分会第八届学术年会论文摘要集[C];2019年
5 麦康明;王军捷;温雪儿;谢靖茜;任鹏;;竹材料对水溶液中Cr(Ⅵ)的吸附特性及动力学分析[A];中国环境科学学会2019年科学技术年会——环境工程技术创新与应用分论坛论文集(一)[C];2019年
6 程朝阳;刘静;陈文思;林希峰;朱家晨;向志东;张凤泉;曾春;;Cr对高硅钢组织及性能的影响研究[A];第十届中国钢铁年会暨第六届宝钢学术年会论文集III[C];2015年
7 刘贵镇;王志楼;柳建设;时启立;谢学辉;;剩余污泥去除水中Cr(Ⅵ)的实验研究[A];第五届全国环境化学大会摘要集[C];2009年
8 朱启红;夏红霞;;EDTA去除土壤中Cu~(2+)的优化[A];第三届全国农业环境科学学术研讨会论文集[C];2009年
9 刘金亮;李富友;;罗丹明功能化的Cu~(2+)荧光纳米探针的合成及其细胞成像应用[A];中国化学会第27届学术年会第12分会场摘要集[C];2010年
10 李伟生;罗建;陈忠宁;;一种对Cu~(2+)具有灵敏性识别的磁共振成像造影剂的研究[A];中国化学会第27届学术年会第08分会场摘要集[C];2010年
11 王育华;宋振兴;;Cu纳米线阵列的制备与表征[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第3分册)[C];2010年
12 魏鑫;王计平;孙占波;于德梅;刘琦;;熔体快淬Cu_(60)Cr_(34)Zr_2Ti_2Co_2触头材料的制备及性能研究[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第4分册)[C];2010年
13 王忠合;薛晓丽;王军;于淑娟;;Cu~(2+)离子对葡萄糖-甘氨酸模式美拉德反应的影响[A];2010年中国农业工程学会农产品加工及贮藏工程分会学术年会暨华南地区农产品加工产学研研讨会论文摘要集[C];2010年
14 邓岳锋;陈继;;离子液体在含Cr电镀废水治理中的应用[A];中国化工学会2011年年会暨第四届全国石油和化工行业节能节水减排技术论坛论文集[C];2011年
15 卜芳;郭建维;王琴;廖洋;刘鸿;;电沉积零价铁中性条件下还原去除Cr(Ⅵ)[A];中国化工学会2011年年会暨第四届全国石油和化工行业节能节水减排技术论坛论文集[C];2011年
16 麻艳群;黄凯;卢克焕;韦友传;周昕期;;Cu~(2+)胁迫对禾花鲤(Procypris mterus)过氧化氢酶活性的影响[A];2010年中国水产学会学术年会论文摘要集[C];2011年
17 赵鹏;轩福贞;;高Cr铁素体耐热钢高温组织稳定性及对棘轮损伤行为的影响[A];2011中国材料研讨会论文摘要集[C];2011年
18 张淑华;钟凡;兰翠玲;钟新仙;蒋毅民;;双核Cu(Ⅱ)-牛磺酸缩水杨醛席夫碱配合物的合成及晶体结构[A];中国化学会第八届多元络合物会议论文[C];2002年
19 黄园英;刘菲;鲁雅梅;;零价铁去除Cr(Ⅵ)的批实验研究[A];第二届全国环境矿物学学术研讨会论文集[C];2004年
20 张宝华;崔现成;郝永;付孝根;杨益;;计算机X线摄影(CR)在鼻骨骨折中的临床诊断价值[A];中国人民解放军医学会第九届放射诊疗专业学会论文集[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前20条
1 吕文婷;合金元素Cu和Cr在低合金钢局部腐蚀过程中的协同效应[D];北京科技大学;2020年
2 臧运波;重金属Cr(Ⅵ)、Cu(Ⅱ)在类水滑石和皂土上的吸附行为[D];山东大学;2007年
3 冯婧微;纳米零价铁及铁(氢)氧化物去除水中Cr(Ⅵ)和Cu~(2+)的机制研究[D];沈阳农业大学;2012年
4 ;[D];;年
5 邓家良;Cu(111)表面低维结构的扫描隧道显微学研究[D];中国科学技术大学;2016年
6 刘小红;异化铁还原对Shewanella oneidensis MR-1降解磺胺类抗生素和还原Cr(Ⅵ)的影响[D];安徽农业大学;2018年
7 姚瑶;Cu_(1.8)S复合、Cu_2S掺杂调控及其热电性能研究[D];北京科技大学;2019年
8 段诗博;生物质基复合吸附剂与水溶液中Cr(Ⅵ)界面作用机制研究[D];大连理工大学;2018年
9 吴伟;Cr、Mn基等新超导体的探索[D];中国科学院大学(中国科学院物理研究所);2018年
10 董丹;Cr掺杂碳基离子镀层的结构调控与摩擦学性能研究[D];西安理工大学;2018年
11 李平;纳米零价铁体系对土壤中Cr(Ⅵ)的去除和滤出特性影响及转化机理研究[D];太原理工大学;2019年
12 王勋;Cu、Zn、Sr同位素在寒武纪生命大爆发和晚泥盆世生物大灭绝时期古海洋环境中的应用[D];中国地质大学(北京);2018年
13 吕龙;改性磁性壳聚糖吸附材料的制备及其处理水中Pb~(2+)/Cu~(2+)的研究[D];中国地质大学(北京);2018年
14 戚建华;食品加工剩余物板栗壳的利用:Cu(Ⅱ)的生物吸附和天然色素的提取、分级与表征[D];西北农林科技大学;2010年
15 张驰;超纯21%Cr铁素体不锈钢热轧粘辊机理及组织织构控制[D];东北大学;2011年
16 黄鹤忠;江蓠对N、P和重金属Cd~(2+)、Cr~(6+)、Cu~(2+)、Ni~(2+)污染的去除效应及其生理生化响应[D];扬州大学;2013年
17 戴俊良;基于CR的电力市场应用研究[D];华北电力大学(北京);2008年
18 马庆丰;阿尔茨海默病相关多肽与Cu~(2+)结合性质的研究[D];清华大学;2006年
19 徐加宽;土壤Cu含量对水稻产量和品质的影响及其原因分析[D];扬州大学;2005年
20 邓莉萍;藻体对水环境中N、P及重金属Cu~(2+)、Pb~(2+)、Cd~(2+)、Cr~(6+)的吸附特征研究[D];中国科学院研究生院(海洋研究所);2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前20条
1 李海婷;水培条件下绿萝对Cu、Cr富集实验研究[D];防灾科技学院;2016年
2 石夏颖;油料作物生物炭的制备、表征及其对Cr(Ⅵ)和Cu(Ⅱ)的吸附性能研究[D];兰州交通大学;2014年
3 董爱琴;氨基淀粉的制备及其对Cu(Ⅱ)、Cr(Ⅵ)的吸附[D];华中农业大学;2009年
4 封辉;355MPa级耐候钢中Cu、Cr和P元素的作用[D];东北大学;2010年
5 张彩霞;赤铁矿/碳纳米管纳米复合材料吸附水溶液中Cu(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)的研究[D];重庆大学;2013年
6 贾春玲;浊点萃取—火焰原子吸收光谱法在Cr、Cu的形态分析中的应用[D];郑州大学;2011年
7 李瑞峰;Cu系无Cr催化剂催化糠醛加氢制糠醇的研究[D];大庆石油学院;2008年
8 滕宗焕;改性粉煤灰的制备及其在含Cu~(2+)、Zn~(2+)、Cr~(6+)废水中的应用研究[D];昆明理工大学;2007年
9 张金平;Zn、Cr、Cu基金属有机骨架材料催化聚合十八烷基硅烷[D];云南大学;2015年
10 王腾;菌糠与EM菌配施对污灌区土壤Cu、Cr形态及玉米生物效应的研究[D];山西农业大学;2016年
11 陈玮;磷酸盐对水稻土团聚体重金属(Cu(Ⅱ)、Cd(Ⅲ)、Cr(Ⅵ))吸附与解吸的影响[D];南京农业大学;2011年
12 张宏;纳米木质素磺酸钠制备及其对Cu~(2+)、Cr~(6+)、Pb~(2+)的吸附性研究[D];辽宁师范大学;2013年
13 张佳平;铜基表面机械合金化制备Cu-(Cr)-(W)二元及三元复合涂层的研究[D];南京航空航天大学;2016年
14 陈健;活性炭负载纳米零价铁去除矿山废水中Cu~(2+)和Cr~(6+)的研究[D];江西理工大学;2016年
15 王晓珊;利用金属硫蛋白改造工程菌吸附Cu(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)的研究[D];大连理工大学;2013年
16 钟倩倩;麦草两性螯合吸附剂的研制及对Cu(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)的吸附性能研究[D];山东大学;2011年
17 柯玉娟;污泥活性炭的制备、表征及其对Cr(Ⅵ)、Cu(Ⅱ)的吸附研究[D];东华大学;2009年
18 邓啟敏;胺基键合蔗渣纤维素的制备及其对Cu(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)的吸附研究[D];广西民族大学;2016年
19 黄燕;电絮凝法去除废水中Cu(Ⅱ)、Cr(Ⅵ)的试验研究[D];浙江工业大学;2012年
20 张林涛;粉煤灰制备硅铝介孔材料及其对重金属离子Cr~(6+)和Cu~(2+)吸附性能的研究[D];中国地质大学(北京);2009年
中国重要报纸全文数据库 前20条
1 高宏适;添加Cr对铁素体不锈钢中Cu粒子粗大化的影响研究[N];世界金属导报;2019年
2 本报记者 王超;与CR-V竞争 自主品牌无优势可言[N];中国青年报;2010年
3 唐佩绵;两相区淬火对含Cu低合金钢性能的影响[N];世界金属导报;2020年
4 邢文;中国移动CU分离三期测试结束[N];人民邮电;2018年
5 唐佩绵;在含50%水蒸气的高温空气气氛下铁素体不锈钢Cr蒸发的研究[N];世界金属导报;2018年
6 王璐 倪增亮;发挥重组协同效应 全力稳增长促发展[N];中国船舶报;2019年
7 本报记者 秦枭 陈佳岚;蓝思科技接手可成工厂 协同效应待考[N];中国经营报;2020年
8 记者 陈婷婷;绿城中国属意百年人寿 布局金融意在协同效应[N];上海证券报;2018年
9 本报记者 温济聪;收购广州证券可发挥协同效应[N];经济日报;2019年
10 范荣;充分发挥医疗资源协同效应[N];北京日报;2019年
11 欧盟委员会副主席 马洛斯·塞夫科维奇;寻求与“一带一路”的协同效应[N];环球时报;2019年
12 本报记者 王怡灵;发挥“1+1>2”的市场协同效应[N];中国电力报;2019年
13 许创业 本报记者 傅江平;形成协同效应 加强信用监管[N];中国质量报;2019年
14 本报见习记者 王嘉旖 记者 朱颖婕 史博臻;发挥协同效应,顶天立地引智育才[N];文汇报;2018年
15 本报记者 张敏;“心血管病全生态”协同效应显现 乐普医疗营收、净利增速均超30%[N];证券日报;2018年
16 本报记者 张文奎;时代电机:强强联合迸发“协同效应”[N];闽东日报;2018年
17 时娜;20亿收购文旅科技 云南旅游释疑协同效应[N];上海证券报;2018年
18 杨悦琪;资金之外,协同效应同样重要[N];21世纪经济报道;2018年
19 重庆商报—上游财经记者 孙磊;饿了么首度亮相阿里投资者大会 融入阿里生态现强大协同效应[N];重庆商报;2018年
20 省校院经济管理教研部主任、教授 赵建英;凝聚新的社会阶层力量 形成高质量转型发展协同效应[N];山西党校报;2018年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978