收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

低熔点金属与不锈钢表面交互作用的研究

赵艳  
【摘要】:随着核电的快速发展,核电装备的国产化制造成为影响核电自主创新的关键环节。核电装备具有高可靠性和长寿命的特点,因此构件在加工制造过程中,对材料表面洁净度提出更高的要求。低熔点金属作为表面污染形式之一,尽管ASME和RCC-M标准明确禁止低熔点金属与过流部件表面接触,然而对低熔点金属如何与材料表面交互作用以及低熔点金属粘附后如何影响材料性能等问题的理解还不够深入。不锈钢是核电装备制造中广泛应用的材料,钝化是不锈钢的重要特性。但是,低熔点金属与不锈钢交互作用的研究还未见相关报道。因此本文研究低熔点金属与不锈钢之间的交互作用,分析不锈钢表面钝化状态对交互作用的影响规律并揭示交互作用机制,将对核电不锈钢装备的高洁净度制造提供理论依据和技术支持。 本文以低熔点金属Sn和Zn为对象,研究Sn、Zn与新鲜表面、空气自钝化及化学钝化等典型不锈钢表面的交互作用,分析了交互作用后形成的Fe-Sn禾(?)Fe-Zn化合物组织结构演变特征,基于组织结构特征提出了钝化影响交互作用的评估方法,结合不锈钢钝化膜质量的显色检测表征,揭示了钝化对交互作用的影响机制,探讨了低熔点金属Sn、Zn与不锈钢交互作用后,形成的化合物对不锈钢常温腐蚀性能和高温腐蚀性能的影响。主要结论如下: (1)明确了低熔点金属Sn、Zn与不锈钢的交互作用。结果表明:当液相Sn与新鲜表面的不锈钢交互作用时,以形成片状和长条状的(Fe,Cr)Sn2化合物的方式发生冶金结合,固相Sn与不锈钢在220℃接触54h,不发生冶金结合作用;当液相和固相Zn与不锈钢交互作用时,以形成细小颗粒状的δ-(Fe,Cr)Zn10相和块状的ζ-(Fe,Cr)Zn13化合物的方式发生冶金结合。 (2)阐明了不锈钢表面钝化状态对交互作用的影响规律。结果表明:对于不同钝化状态的304不锈钢与低熔点金属Sn、Zn的交互作用,空气自钝化使Fe-Sn冶金结合层不均匀生长,化学钝化进一步抑制Fe-Sn化合物的形成;而钝化处理不能有效抑制Zn在不锈钢表面的冶金结合作用。对于不同种类的不锈钢与低熔点金属Sn的交互作用,420不锈钢表面完全被Fe-Sn化合物覆盖,钝化处理降低了化合物的生长速率但不能抑制化合物的形成;Fe-Sn化合物在钝化的316不锈钢表面局部生长,不锈钢空气自钝化的时间越长,生长化合物的覆盖率越小,厚度越低;液相Sn与空气自钝化和化学钝化的2205不锈钢未发生冶金结合作用。 (3)揭示了邻菲罗啉显色值—不锈钢钝化膜完整性—低熔点金属粘附程度之间的关系。结果表明:利用邻菲罗啉检测不锈钢表面,发现从新鲜表面到空气自钝化再到化学钝化,邻菲罗啉显色值逐渐降低,说明邻菲罗啉能够检测钝化膜的完整性,对比空气自钝化处理,化学钝化不锈钢表面生长相对较完整的钝化膜;不同钝化状态的不锈钢与低熔点金属Sn、Zn交互作用,发现形成化合物的粘附程度存在差异,从而提出表面覆盖率因子评价钝化膜对Sn、Zn与不锈钢交互作用的影响,建立覆盖率因子与显色值之间的关系,发现表面覆盖率因子与邻菲罗啉显色值之间存在线性关系,较大的邻菲罗啉显色值,钝化膜的完整性相对较低,钝化膜对低熔点金属Sn、Zn与不锈钢交互作用的阻碍能力降低,生长化合物的表面覆盖率增加。不锈钢表面钝化膜完整性是影响低熔点金属Sn、Zn与不锈钢交互作用的重要因素。 (4)研究了交互作用形成的Fe-Sn和Fe-Zn化合物对不锈钢常温腐蚀性能和高温腐蚀性能的影响。结果表明:在常温腐蚀条件下,Fe-Sn化合物粘附区域易于形成点蚀坑,进而加速了不锈钢的点蚀,并且化合物粘附的比例越大,不锈钢点蚀的数量越多。在高温高压水腐蚀条件下,Fe-Sn和Fe-Zn化合物粘附使腐蚀产物由不规则颗粒状的α-(Fe,Cr)2O3和多面体块状的(Fe, Cr)3O4向SnO2、ZnO和大块状Fe的氧化物转变,在长时间高温氧化条件下,低熔点金属氧化物的剥落,进一步降低不锈钢基体的耐腐蚀性能。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 张新美;程延海;郝竞;张树生;程林;;304不锈钢酸性化学镀镍的工艺研究[J];腐蚀与防护;2006年06期
2 肖进荣;;不锈钢酸洗、钝化的必要性[J];民营科技;2007年11期
3 王伟伟;郭为民;张慧霞;;不锈钢深海腐蚀研究[J];装备环境工程;2010年05期
4 黄宗卿;杨雨和;耐氯化物腐蚀弹性合金的研究课题组;;氯化物溶液中Fe-Ni-Cr-Mo不锈钢上表面膜生长的椭园法研究[J];功能材料;1981年03期
5 沈云亚;白元强;;六种不锈钢离子渗氮层的组织及性能[J];金属热处理;1990年07期
6 吴天材;;不锈钢的彩色电镀[J];电镀与涂饰;1991年01期
7 ;奥氏体不锈钢表面硬化处理研究[J];机电新产品导报;1994年04期
8 杜康;梁燕萍;贺格平;黄方方;;不锈钢稀土铈转化膜的研究[J];表面技术;2007年02期
9 杨小林;傅春霞;叶爱英;;不锈钢氧化皮常温清洗膏[J];腐蚀与防护;2009年05期
10 刘祥伟;;不锈钢的磨削加工与电解磨削复合加工比较[J];机械工程师;2010年02期
11 ;不锈钢与铜、不锈钢与黄铜及黄铜与黄铜的气体保护钎焊[J];焊接;1970年01期
12 浅野克彦;大概幸夫;傅展堂;;不锈钢表面铣削加工[J];电子工艺技术;1981年12期
13 ;专辑总目录[J];上海钢研;1983年04期
14 龚祖仁;介绍日本不锈钢着色技术——“自然发色法”[J];材料保护;1986年05期
15 王来;祝苏明;王富岗;史维东;;钛氮离子注入对不锈钢在硝酸介质中腐蚀行为的影响[J];中国表面工程;1993年03期
16 谢晓武;不锈钢表面硬化处理[J];国外金属热处理;2003年05期
17 刘向;;不锈钢点蚀成因有新说[J];科学咨询(决策管理);2004年10期
18 邝钜炽;朱恒祥;;稀土硝酸盐、亚硝酸钠和钼酸钠磷化对不锈钢表面的改善作用[J];稀土;2007年01期
19 程何祥;王海昌;张军;张荣庆;于振涛;牛金龙;李争显;周廉;;表面Pd/Fe薄膜对316L不锈钢生物相容性的影响[J];稀有金属材料与工程;2008年11期
20 蔡国君;董方;;稀土铈对1Cr18Mn8Ni5N不锈钢腐蚀规律的影响[J];内蒙古科技大学学报;2010年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 李兴彦;黄永章;张新;罗远辉;王力军;;不锈钢表面电镀黑铬的研究[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第7分册)[C];2010年
2 张昕;朱晓刚;杜锋;;刷镀中的镉脆[A];第四届全国表面工程学术交流大会论文集[C];2001年
3 彭冬晋;王雪涛;邱冬华;程秀围;关庆丰;;强流脉冲电子束辐照诱发的304L不锈钢表面孔洞结构[A];2010全国荷电粒子源、粒子束学术会议论文集[C];2010年
4 王振霞;王田喆;谢燕翔;贺志勇;唐宾;;不锈钢表面等离子铌合金化工艺及性能研究[A];2010全国荷电粒子源、粒子束学术会议论文集[C];2010年
5 李红轩;徐洮;陈建敏;周惠娣;胡丽天;刘惠文;;预处理对不锈钢表面沉积类金刚石薄膜的影响[A];第三届全国扫描电子显微学会议论文集[C];2003年
6 赵艳;程从前;赵杰;曹志远;;Sn污染对304不锈钢高温水腐蚀性能的影响[A];2011年全国失效分析学术会议论文集[C];2011年
7 张海霞;李鹏;;高频钎焊在微波电子管中的应用[A];电子陶瓷,陶瓷,金属封接与真空开头管用管壳的技术进步专辑[C];2006年
8 刘文科;龙兴贵;彭述明;李海容;杨本福;曹小华;;高压氘氚气氛下不锈钢吸附氚的研究[A];第九届中国核靶技术学术交流会摘要集[C];2007年
9 耿树江;李琳娜;;不锈钢表面化学镀Ni-Fe2O3-P复合涂层的研究[A];2011中国材料研讨会论文摘要集[C];2011年
10 刘金平;万登勇;镇咸生;谢庭勋;;渗氮不锈钢钝化工艺[A];2010’(贵阳)低碳环保表面工程学术论坛论文集[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 赵艳;低熔点金属与不锈钢表面交互作用的研究[D];大连理工大学;2013年
2 王玉江;316L不锈钢表面载药微坑制备及机理研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
3 唐鋆磊;不锈钢表面高耐蚀性钯系膜层的制备与应用研究[D];北京化工大学;2010年
4 王鹤峰;不锈钢表面氮掺杂二氧化钛薄膜的制备及其性能研究[D];太原理工大学;2011年
5 袁军平;首饰用不锈钢等的镍释放及抗菌改性[D];暨南大学;2012年
6 王淑梅;二氧化氯作用下不锈钢和钛的腐蚀行为研究[D];南京林业大学;2013年
7 詹玮婷;不锈钢表面微、纳米薄膜的制备及光催化和抗菌性能研究[D];武汉科技大学;2012年
8 鞠鹏飞;316L不锈钢表面电镀钯合金膜层工艺及其在非氧化性介质中耐蚀行为研究[D];北京化工大学;2013年
9 秦丽雁;不锈钢应用中的几个腐蚀问题研究[D];天津大学;2006年
10 吴勃;金属仿生功能微结构的激光制备与研究[D];江苏大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 牛绍蕊;不锈钢的电化学腐蚀性能研究[D];兰州理工大学;2010年
2 邢娜;氢氟酸介质中不锈钢缓蚀剂的研制[D];辽宁师范大学;2005年
3 赵晓明;六西格玛方法在不锈钢表面质量改进中的应用[D];天津大学;2007年
4 蒋金武;导电高分子的制备及其对不锈钢保护的研究[D];湖南大学;2010年
5 李广武;不锈钢表面着色与电化学抛光工艺的研究[D];山东大学;2005年
6 赵翠仙;回用中水对不锈钢凝汽器管腐蚀的研究[D];华北电力大学(河北);2005年
7 白春钰;不锈钢表面导电聚苯胺膜的制备与性能研究[D];西安电子科技大学;2008年
8 吴雪敏;不锈钢空心阴极辅助离子渗氮工艺研究[D];大连海事大学;2009年
9 张欢;氯化钠介质中06Cr19Ni10不锈钢缓蚀剂的研制[D];机械科学研究总院;2009年
10 宋万仓;金属基不锈钢表面上Al_2O_3涂层的制备[D];大连理工大学;2010年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 全荣;日本不锈钢的发展[N];世界金属导报;2011年
2 镍协会 供稿;建筑业选用不锈钢应“量体裁衣”[N];中国冶金报;2006年
3 郭廷杰;日本不锈钢表面加工现状(一)[N];世界金属导报;2004年
4 镍协会供稿;不锈钢水管——真正的绿色管材[N];中国冶金报;2006年
5 ;不锈钢的表面处理[N];现代物流报;2006年
6 ;不锈钢的表面处理[N];现代物流报;2006年
7 李兵;不锈钢表面处理新法[N];中国冶金报;2002年
8 ;不锈钢生产工艺技术[N];现代物流报;2007年
9 郭;日本不锈钢表面加工现状(三)[N];世界金属导报;2004年
10 ;不锈钢的表面处理[N];现代物流报;2006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