先進超高強度不鏽鋼鈍化膜穩定性及其主控機制研究

《先進超高強度不鏽鋼鈍化膜穩定性及其主控機制研究》是依託北京科技大學，由董超芳擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：先進超高強度不鏽鋼鈍化膜穩定性及其主控機制研究
• 依託單位：北京科技大學
• 項目負責人：董超芳
• 項目類別：面上項目

項目摘要

本項目針對超高強度不鏽鋼腐蝕敏感性與其鈍化膜穩定性密切相關的特點，研究材料因素、環境因素與鈍化膜穩定性之間的相關性及其電化學作用機制。通過在鈍化膜研究中引入微觀組織特徵分析，闡明馬氏體形態、亞結構、析出相、殘餘奧氏體等對超高強度不鏽鋼鈍化膜結構與穩定性的作用規律。圍繞超高強度不鏽鋼綜合性能的匹配效應，重在評估鈍化膜結構、穩定性特徵與材料微觀組織結構之間的依賴關係。通過對不同介質環境中鈍化膜電化學行為的測試與分析，採用微區電化學、表面物相分析和表觀觀察等方法，在綜合對比考察鈍化膜成分、結構、缺陷類型與濃度、半導體特徵等參量對鈍化膜穩定性影響的基礎上，明確環境因素與鈍化膜穩定性之間內在的規律性。旨在闡明鈍化膜形成、穩定化、溶解以及破裂過程中的內在物理化學機制。項目可為超高強度不鏽鋼鈍化理論體系奠定基礎，為其材料設計和耐蝕性提高提供新思路和新方法。

結題摘要

項目圍繞新一代飛機研製需求，以新型超高強度不鏽鋼為研究材料，通過微觀結構觀察和分析，獲得了不同成分、熱處理制度下超高強度鋼析出相、夾雜物和殘餘奧氏體的組織特徵。採用動電位極化曲線、電化學交流阻抗、慢應變速率拉伸並結合微區電化學等技術，研究了3類7種超高強度馬氏體鋼在模擬海洋大氣環境中的點蝕及應力腐蝕開裂行為及規律，考察了氯離子和氫對腐蝕行為的影響。結果表明：新型超高強度鋼Cr9Ni5MoCo14的腐蝕速率比300M低2個數量級，超高強度不鏽鋼在酸性溶液中呈鈍化狀態，鈍化膜中施主/受主濃度降低和鈍化膜增厚是其耐蝕性提高的主要原因，Cl－促進金屬離子空位的生成從而引起鈍化膜的破壞。碳化物電位較低，M23C6和M7C3的析出降低了鈍化膜耐蝕性，提高點蝕敏感性。隨碳化物尺寸降低或殘餘奧氏體含量升高，超高強度馬氏體不鏽鋼耐蝕性提高，碳化物對鈍化膜穩定性起主要作用。有限元計算和微區電化學結果表明，應力腐蝕裂紋尖端處的鈍化膜厚度小於基體，隨外加應力增大鈍化膜厚度減薄，非均勻分布的應力對裂尖陽極溶解電流有明顯影響。項目工作可為新型超高強度不鏽鋼的合金設計和工藝最佳化提供理論支撐。