《Fe-B合金耐鋅液沖刷腐蝕的互動作用及其轉型機制研究》是依託西安交通大學，由馬勝強擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：Fe-B合金耐鋅液沖刷腐蝕的互動作用及其轉型機制研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：馬勝強
- 依託單位：西安交通大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
鋅液沖刷腐蝕已成為熱鍍鋅生產線上核心部件的重要損傷過程，而沖刷與腐蝕間的互動作用是誘發並加速該過程的主要機制。研究鋅液沖刷腐蝕的互動作用及其轉型機制對設計並實現材料高耐鋅蝕性能具有重要的科學意義和實用價值。本項目基於雙相Fe-B合金微尺度調控下鋅蝕界面獨有的釘扎效應和含鋁添加劑下腐蝕抑制行為的基礎上，以沖刷腐蝕互動作用及轉型機制為研究目標，採用旋轉盤技術將沖刷與腐蝕分量從系統中顯化並表征，進而明確沖刷與腐蝕間的互動作用及影響效應，構建沖刷腐蝕互動作用新的定量模型；並通過強化沖刷與腐蝕來構築互動作用的轉型機製圖，揭示沖刷腐蝕間的演變規律，闡明鋅液沖刷腐蝕的控制機制。基於上述結果，利用定向凝固技術來調控材料的微尺度，探索微尺度協同效應對沖刷腐蝕互動作用的影響。研究結果對揭示鋅液沖刷腐蝕互動作用的損傷機制具有重要的理論意義，並為有效控制互動作用量、強化材料沖蝕抗力提供新的設計方法與控制途徑。
結題摘要
熱鍍鋅設備的關鍵零部件長期服役在450~600℃的高溫鋅液中，承受鋅液強烈的沖刷-腐蝕，成為零部件的重要損傷過程，其互動作用是誘發並加速損傷過程的主要機制。本項目以流動鋅液沖刷-腐蝕互動作用為研究目標，採用旋轉盤技術研究了強腐蝕（提高鋅液溫度）和強沖刷（提高沖刷速度）過程，揭示沖刷-腐蝕的演變規律。同時，利用定向凝固技術來調控/Fe2B組相形態，探索Fe2B形態、位向、尺度等對沖刷-腐蝕互動作用的影響機制。主要獲得以下結論： Fe-B合金在鋅液沖刷-腐蝕過程中，鋅液沖刷加速了鐵鋅腐蝕產物移除，加快了鐵鋅原子的互擴散過程進而誘發腐蝕反應，使得沖刷強烈加劇腐蝕；腐蝕導致的疏鬆鐵鋅腐蝕產物層，使網狀Fe2B失去基體支撐而裸露於沖刷-腐蝕界面，強烈促進沖刷對腐蝕產物的移除、殘留Fe2B的損傷過程，二者相互促進產生強烈互動作用。沖刷-腐蝕初期，基體的快速溶解、劇烈鐵鋅腐蝕反應使得沖刷與腐蝕之間產生強烈的互動作用；隨時間延長，界面前沿沖刷-腐蝕層增厚，對傳質過程產生阻擋，弱化了沖刷與腐蝕的互動作用。 鋅液溫度460℃、沖刷速度60rpm，當沖刷-腐蝕進入穩定狀態後，與普通試樣沖刷-腐蝕互動作用相比，平行試樣降低12.76%，垂直試樣下降高達49.84%。其主要原因為，Fe2B擇優取向垂直衝刷-腐蝕界面時，取向Fe2B誘導腐蝕產物ζ-FeZn13向外側取向生長；二者產生強烈的 界面“釘扎效應”，形成穩定抗沖刷禁止層，弱化了互動作用。 鋅液溫度升高導致平行試樣中Fe2B逐層剝落；當溫度達550℃時，與平行試樣沖刷-腐蝕互動作用速率相比，普通試樣降低52.95%；垂直試樣則下降75.52%。沖刷速度的提高加速Fe2B破碎、剝落，沖刷與腐蝕之間產生強烈的互動作用。沖刷角度增加弱化了切向剪下作用、增強法向衝擊作用，使普通試樣沖刷-腐蝕互動作用最弱。
