《碳鋼晶界在弱酸性介質中氧化劑作用下的溶解機制研究》是依託武漢工程大學，由周勇擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：碳鋼晶界在弱酸性介質中氧化劑作用下的溶解機制研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：周勇
- 依託單位：武漢工程大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
晶間腐蝕是一種常見的且危害性極大的局部腐蝕，現階段關於晶間腐蝕的研究主要集中在不鏽鋼、鎳基合金和鋁合金上，而對碳鋼晶間腐蝕的研究還比較少、同時關於碳鋼晶界在弱酸性介質中氧化劑作用下發生溶解的報導還基本沒有。申請人在前期的研究中觀察到Q235碳鋼在二氧化碳和亞硝酸鹽共存溶液中陽極極化下發生了晶界腐蝕、晶粒之間出現了深度為納米級的溝槽。在前期研究的基礎上，本項目擬將研究的材料和介質擴寬，採用電化學方法和微觀分析手段研究不同種類和牌號的碳鋼在一系列含氧化劑弱酸性介質中的晶間腐蝕，包括晶間腐蝕發生的介質條件、詳細過程和影響因素，揭示碳鋼晶界在弱酸性介質中氧化劑作用下的溶解機制、闡明晶間腐蝕與電化學特徵之間的內在關係。本項目的研究不僅對補充晶間腐蝕的機理具有一定的理論意義，同時還對開發晶間腐蝕的電化學保護技術具有重要的現實意義。
結題摘要
本項目以碳鋼(Q235、L80、N80和X65)為研究材料、以含氧化劑(NO2-)的酸性溶液(HNO3、HAc、HCl和CO2/H2CO3)為研究環境，圍繞“碳鋼晶界在弱酸性介質中氧化劑作用下的溶解機制”展開研究，主要的研究內容、重要結果、關鍵數據和科學意義如下：研究了空白介質中碳鋼在氧化劑作用下的腐蝕和鈍化行為。Q235碳鋼在NO2-作用下表現出自鈍化的電化學特徵，鈍化膜的主要成分是Fe2O3，NO2-作用的臨界濃度為0.01 mol/L；在MoO42-作用下也表現出自鈍化的電化學特徵，鈍化膜的主要成分是Fe2(MoO4)3，MoO42-作用的臨界濃度為0.08 mmol/L。研究了酸性介質中碳鋼在NO2-作用下的電化學行為。Q235碳鋼在pH 1-4的HNO3-NaNO2溶液和pH 3-6的HAc-NaNO2溶液中表現出A-P-T的電化學特徵，在pH 5-6的HNO3-NaNO2溶液中表現出sP-T的電化學特徵，在pH 1-2的HCl-NaNO2溶液中表現出A的電化學特徵，在pH 3-6的HCl-NaNO2溶液中表現出A-P-P的電化學特徵。研究了酸性介質中碳鋼在NO2-作用下活化-鈍化轉變與晶界溶解的關係。Q235、L80、N80和X65碳鋼在HNO3-NaNO2溶液、HAc-NaNO2溶液、HCl-NaNO2溶液和CO2-NaNO2溶液中活化-鈍化轉變與晶界溶解之間的關係密切，晶界溶解是H+和NO2-共同作用的結果，NO2-促進了晶粒的鈍化、H+誘發了晶界的溶解。研究了酸性介質中碳鋼在NO2-作用下晶界溶解的萌生機制。Q235碳鋼在HNO3-NaNO2溶液中，晶界溶解萌生於活化-轉化轉變發生之時、萌生在Si和Mn兩種元素含量較高的晶界之處，Si和Mn的晶界成分偏析是晶界溶解發生的內在原因，電化學微電偶優先在晶粒與高Si和Mn晶界之間形成、晶界溶解優先在高Si和Mn晶界附近萌生。研究了動電位掃描速率對晶界溶解的影響。Q235碳鋼在HNO3-NaNO2溶液中，當動電位掃描速率為0.1 mV/s和0.2 mV/s時發生晶界溶解、當動電位掃描速率為0.3 mV/s和0.4 mV/s時未發生晶界溶解，動電位掃描速率對晶界溶解的影響歸因於其對活化-鈍化轉變持續時間的影響，充足的活化-鈍化轉變持續時間是電化學微電偶形成的關鍵。
