不銹鋼磨損腐蝕失效機理的研究現(xiàn)狀
發(fā)布時間：2021-11-13 02:50
不銹鋼相較于其他鋼鐵材料而言具有優(yōu)異的耐蝕性,同時有著良好的力學(xué)性能和加工性能,因此被廣泛用作制造耐蝕零部件和產(chǎn)品。但不銹鋼在某些服役條件下會同時遭受機械磨損和電化學(xué)腐蝕,進而產(chǎn)生了一種特殊的失效方式:磨損腐蝕。磨損和腐蝕交互作用,大幅加速不銹鋼的降解,最終導(dǎo)致材料的快速失效,引發(fā)經(jīng)濟損失和安全事故。從降解機理、腐蝕介質(zhì)的影響和數(shù)學(xué)模型等方面,介紹了目前國內(nèi)外不銹鋼磨損腐蝕失效機理的研究現(xiàn)狀,為指導(dǎo)不銹鋼的使用和提高其耐磨蝕性能提供參考依據(jù)。
【文章來源】：重慶理工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)). 2020,34(09)北大核心
【文章頁數(shù)】：11 頁
【部分圖文】：
不銹鋼磨損與腐蝕交互作用示意圖
不銹鋼在磨蝕后，表層組織結(jié)構(gòu)會發(fā)生顯著改變，會形成一種晶粒尺寸、缺陷濃度等呈現(xiàn)梯度變化的組織結(jié)構(gòu)。由于磨蝕降解是由表及里依次發(fā)生的，這種梯度結(jié)構(gòu)可以被認(rèn)為是材料的轉(zhuǎn)變、降解過程的靜態(tài)表現(xiàn)，對研究不銹鋼的降解機理有著重要的參考價值。而這種新形成的表面與原始材料相比，性能會發(fā)生明顯的改變，對磨蝕行為產(chǎn)生明顯影響，但目前這方面的研究處于起始階段，還未獲得廣泛的關(guān)注和深入的研究。1.2.1 磨蝕后形成的梯度結(jié)構(gòu)
圖3(a)顯示的是304不銹鋼在硫酸溶液中磨蝕后的橫截面組織，可以看到:相對底部粗大的原始晶粒，越靠近表面，晶粒尺寸下降越明顯，最表面的晶粒尺寸僅為幾十納米。圖3(b)是梯度結(jié)構(gòu)示意圖，梯度變形結(jié)構(gòu)從外至內(nèi)可分為4部分:納米晶層、細(xì)化層、變形粗晶層和未受影響層，這種梯度結(jié)構(gòu)在普通摩擦磨損中也會出現(xiàn)[10,53-55]。梯度變形結(jié)構(gòu)的最表面為納米晶層，晶粒尺寸最小，其晶粒尺寸相對原始的粗晶材料可以下降3～4個數(shù)量級，例如304不銹鋼經(jīng)過磨蝕后晶粒尺寸可以從16μm下降到幾納米[56]。納米晶層下方為細(xì)化層，晶粒尺寸相對原始粗晶也有大幅度的降低，晶粒尺寸通常為一百到幾百納米。細(xì)化層下方為變形粗晶層，晶粒尺寸為幾百納米到微米級，內(nèi)部存在一些變形導(dǎo)致的缺陷，如位錯、機械孿晶等[53,57-60]。變形粗晶細(xì)化層的下方為未受影響的原始晶粒。這種梯度結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生和應(yīng)力的分布有著密切的關(guān)系，越靠近表面的區(qū)域，一般其接觸應(yīng)力和摩擦剪切力越大，應(yīng)力和應(yīng)變率會隨著深度的減小迅速增大，從而產(chǎn)生梯度變形結(jié)構(gòu)。1.2.2 梯度結(jié)構(gòu)的形成過程
【參考文獻】：
期刊論文
[1]不銹鋼316L氮化/（Cr,Ti）N涂層原位復(fù)合制備[J]. 楊永杰,吳法宇,滕越,趙志偉,延睿桐,周艷文,解志文,郭媛媛. 表面技術(shù). 2019(03)
[2]海水環(huán)境下2507超級雙相不銹鋼微動磨損性能研究[J]. 王夢嬌,王云霞,范娜,王秋鳳,閻逢元. 潤滑與密封. 2019(02)
[3]外加電勢對304不銹鋼在乙酸溶液中腐蝕磨損與重金屬遷移行為的影響[J]. 劉健,孫航,于艷坤,高建國,萬勇. 潤滑與密封. 2019(01)
[4]南海大氣環(huán)境下304不銹鋼的點蝕特性研究[J]. 張宇,劉亞鵬,李開偉,仝宏韜,馮昌,張慧霞,王洪倫. 表面技術(shù). 2018(12)
[5]Friction and wear behaviors of a gradient nano-grained AISI 316L stainless steel under dry and oil-lubricated conditions[J]. P.F.Wang,Z.Han. Journal of Materials Science & Technology. 2018(10)
[6]Literature review on the mechanical properties of materials after surface mechanical attrition treatment（SMAT）[J]. Temitope Olumide Olugbade,Jian Lu. Nano Materials Science. 2020(01)
碩士論文
[1]316L不銹鋼表面強化及磨蝕性能研究[D]. 李濤.沈陽工業(yè)大學(xué) 2016
本文編號：3492164
【文章來源】：重慶理工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)). 2020,34(09)北大核心
【文章頁數(shù)】：11 頁
【部分圖文】：
不銹鋼磨損與腐蝕交互作用示意圖
不銹鋼在磨蝕后，表層組織結(jié)構(gòu)會發(fā)生顯著改變，會形成一種晶粒尺寸、缺陷濃度等呈現(xiàn)梯度變化的組織結(jié)構(gòu)。由于磨蝕降解是由表及里依次發(fā)生的，這種梯度結(jié)構(gòu)可以被認(rèn)為是材料的轉(zhuǎn)變、降解過程的靜態(tài)表現(xiàn)，對研究不銹鋼的降解機理有著重要的參考價值。而這種新形成的表面與原始材料相比，性能會發(fā)生明顯的改變，對磨蝕行為產(chǎn)生明顯影響，但目前這方面的研究處于起始階段，還未獲得廣泛的關(guān)注和深入的研究。1.2.1 磨蝕后形成的梯度結(jié)構(gòu)
圖3(a)顯示的是304不銹鋼在硫酸溶液中磨蝕后的橫截面組織，可以看到:相對底部粗大的原始晶粒，越靠近表面，晶粒尺寸下降越明顯，最表面的晶粒尺寸僅為幾十納米。圖3(b)是梯度結(jié)構(gòu)示意圖，梯度變形結(jié)構(gòu)從外至內(nèi)可分為4部分:納米晶層、細(xì)化層、變形粗晶層和未受影響層，這種梯度結(jié)構(gòu)在普通摩擦磨損中也會出現(xiàn)[10,53-55]。梯度變形結(jié)構(gòu)的最表面為納米晶層，晶粒尺寸最小，其晶粒尺寸相對原始的粗晶材料可以下降3～4個數(shù)量級，例如304不銹鋼經(jīng)過磨蝕后晶粒尺寸可以從16μm下降到幾納米[56]。納米晶層下方為細(xì)化層，晶粒尺寸相對原始粗晶也有大幅度的降低，晶粒尺寸通常為一百到幾百納米。細(xì)化層下方為變形粗晶層，晶粒尺寸為幾百納米到微米級，內(nèi)部存在一些變形導(dǎo)致的缺陷，如位錯、機械孿晶等[53,57-60]。變形粗晶細(xì)化層的下方為未受影響的原始晶粒。這種梯度結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生和應(yīng)力的分布有著密切的關(guān)系，越靠近表面的區(qū)域，一般其接觸應(yīng)力和摩擦剪切力越大，應(yīng)力和應(yīng)變率會隨著深度的減小迅速增大，從而產(chǎn)生梯度變形結(jié)構(gòu)。1.2.2 梯度結(jié)構(gòu)的形成過程
【參考文獻】：
期刊論文
[1]不銹鋼316L氮化/（Cr,Ti）N涂層原位復(fù)合制備[J]. 楊永杰,吳法宇,滕越,趙志偉,延睿桐,周艷文,解志文,郭媛媛. 表面技術(shù). 2019(03)
[2]海水環(huán)境下2507超級雙相不銹鋼微動磨損性能研究[J]. 王夢嬌,王云霞,范娜,王秋鳳,閻逢元. 潤滑與密封. 2019(02)
[3]外加電勢對304不銹鋼在乙酸溶液中腐蝕磨損與重金屬遷移行為的影響[J]. 劉健,孫航,于艷坤,高建國,萬勇. 潤滑與密封. 2019(01)
[4]南海大氣環(huán)境下304不銹鋼的點蝕特性研究[J]. 張宇,劉亞鵬,李開偉,仝宏韜,馮昌,張慧霞,王洪倫. 表面技術(shù). 2018(12)
[5]Friction and wear behaviors of a gradient nano-grained AISI 316L stainless steel under dry and oil-lubricated conditions[J]. P.F.Wang,Z.Han. Journal of Materials Science & Technology. 2018(10)
[6]Literature review on the mechanical properties of materials after surface mechanical attrition treatment（SMAT）[J]. Temitope Olumide Olugbade,Jian Lu. Nano Materials Science. 2020(01)
碩士論文
[1]316L不銹鋼表面強化及磨蝕性能研究[D]. 李濤.沈陽工業(yè)大學(xué) 2016
本文編號：3492164
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