钢材料微动腐蚀行为研究

【摘要】：随着海洋工程、化学工业和航空航天工业的发展,以及医用人体植入材料的广泛应用,微动腐蚀的危害越来越受到人们的关注。迄今为止,微动摩擦学的研究主要集中在大气环境中,水介质中的微动腐蚀研究文献和数据较少,更缺少对其损伤机理的系统研究。本论文针对现代工业的实际工况,系统研究了钢在各种流体介质下的微动腐蚀行为,探索磨损与腐蚀的交互作用机理,因此其研究具有重大的实际价值和理论意义。 本文使用高精度液压式微动磨损试验机,对三种典型钢(45~#钢、GCr15轴承钢和0Cr18Ni9不锈钢),在大气、纯净水、酸雨、海水、两种润滑油、过饱和水蒸气(水膜),以及过饱和水蒸气气氛下的润滑油膜(油水混合膜)等8种不同环境介质中,系统地进行了微动腐蚀实验。在摩擦动力学特性分析的基础上,采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、激光共焦扫描显微镜(LCSM)和电子能谱(EDX)等分析手段细致分析了微动腐蚀的磨斑。 本文完成的主要研究内容和获得的主要结论如下: 1.纯净水和酸雨介质改变了三种钢的微动运行区域,使部分滑移区向小位移方向移动,混合区和滑移区变宽:海水使0Cr18Ni9钢的部分滑移区向小位移方向移动,但对45~#和GCr15钢的微动运行区域无明显影响。 2.纯净水、酸雨、海水和润滑油等流体介质均具有润滑作用,降低了微动摩擦系数,并且其润滑作用主要表现在滑移区。研究发现稳态摩擦系数的数值依赖于介质性质和实验条件。对于油水混合膜介质,其润滑效果明显优于水膜介质。 3.三种钢在纯净水、酸雨和海水等水介质中的微动腐蚀材料流失量较低,出现磨损与腐蚀的“负”交互作用。45~#钢在酸雨和海水中的磨损量近似,均低于在纯净水介质下的磨损量;GCr15钢在纯净水和海水介质下的磨损量较小,在酸雨介质中磨损量较大;与纯净水比较,0Cr18Ni9钢在海水中磨损量较低,而在酸雨中磨损量有所增加。45~#和GCr15钢在大气、纯净水和润滑油介质中的微动损伤程度及磨损量依次降低;油水混合膜介质条件下的损伤程度低于水