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复合腐蚀作用下隧道衬砌承载力演变模型研究

土木工程学报 2024年第1期57卷 122-132页

作者：何文正徐林生重庆开放大学重庆401520 重庆交通大学重庆400074

腐蚀性地层中的硫酸根、氯离子将致使隧道衬砌混凝土酥松、强度下降和钢筋锈蚀,从而导致衬砌整体承载能力的退化,其退化规律受多种环境因素的影响。为了揭示硫酸盐-氯盐复合腐蚀环境中钢筋混凝土衬砌承载力演变规律,该文提出一种多因素... 详细信息

腐蚀性地层中的硫酸根、氯离子将致使隧道衬砌混凝土酥松、强度下降和钢筋锈蚀,从而导致衬砌整体承载能力的退化,其退化规律受多种环境因素的影响。为了揭示硫酸盐-氯盐复合腐蚀环境中钢筋混凝土衬砌承载力演变规律,该文提出一种多因素耦合作用下的受腐蚀衬砌承载力演变计算方法。首先,建立考虑外部荷载、季节温差等因素影响的硫酸根-氯离子耦合传输方程组,量化腐蚀离子传输导致的材料宏观力学响应,然后在此基础上推导钢筋混凝土衬砌承载力演变计算公式,研究腐蚀环境下隧道衬砌承载力的退化特征,最后用试验数据验证模型的正确性。该研究成果建立腐蚀离子的微观传输过程与隧道衬砌宏观承载力演化之间的直接联系,为腐蚀性地层隧道结构的耐久性评估提供了方法。

关键词：隧道衬砌腐蚀承载力演变

Ar离子辐照对Zr-0.75Sn-1Nb-0.35Fe-0.15Cr合金显微组织和耐腐蚀性能的影响

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稀有金属材料与工程 2024年第6期53卷 1642-1653页

作者：顾志远吴悦林晓冬姚美意胡丽娟梁雪李毅丰彭剑超谢耀平周邦新上海大学材料研究所上海大学微结构重点实验室

通过熔炼、热轧、冷轧和退火等工艺制备了Zr-0.75Sn-1Nb-0.35Fe-0.15Cr（质量分数，%）合金板状样品，采用静电加速器在300℃下对样品进行注量为1.02×1015和5.1×1015ions/cm2（对应辐照损伤剂量分别为1和5 dpa）的Ar+辐照，然后将未... 详细信息

通过熔炼、热轧、冷轧和退火等工艺制备了Zr-0.75Sn-1Nb-0.35Fe-0.15Cr（质量分数，%）合金板状样品，采用静电加速器在300℃下对样品进行注量为1.02×1015和5.1×1015ions/cm2（对应辐照损伤剂量分别为1和5 dpa）的Ar+辐照，然后将未辐照和辐照样品置于360℃/18.6 MPa/0.01 mol·L-1Li OH水溶液中腐蚀90 d，利用SEM和TEM表征分析了辐照前后合金基体显微组织和腐蚀后氧化膜截面显微组织。结果表明，辐照前Zr-0.75Sn-1Nb-0.35Fe-0.15Cr合金为完全再结晶组织，晶粒呈等轴晶，第二相主要为fcc和hcp结构的Zr（Fe,Cr,Nb）2，尺寸主要在50～100 nm范围内；辐照后，合金内形成了型位错环，第二相发生了完全非晶化，但未发现第二相中元素向基体扩散现象。腐蚀90 d后，辐照样品的氧化膜厚度小于未辐照样品，说明Ar+辐照在一定程度上降低了合金腐蚀初期的腐蚀速率。分析认为，Ar+辐照能延缓氧化膜显微组织的演化，降低氧化膜中的等轴晶占比和裂纹数量，同时辐照诱导的非晶化第二相的氧化更慢，使氧化膜更具保护性，从而降低合金的腐蚀速率。

关键词：锆合金辐照腐蚀氧化膜第二相

750℃高温CO_(2)掺杂SO_(2)环境中Super304H及Inconel625的腐蚀行为

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中国电机工程学报 2024年第11期44卷 4387-4394,I0017页

作者：周永莉赵钦新鲁金涛袁勇梁志远杨珍黄锦阳热流科学与工程教育部重点实验室(西安交通大学能源与动力工程学院) 陕西省西安市710049 电站锅炉煤清洁燃烧国家工程中心(西安热工研究院有限公司) 陕西省西安市710032

研究掺杂气体对合金的腐蚀行为及作用机理对超临界二氧化碳(supercritical carbon dioxide,S-CO_(2))发电技术具有重要意义。该文开展Super304H及Inconel625合金的高温CO_(2)腐蚀试验,并结合腐蚀增重法、扫描电镜观察及XRD分析,研究两... 详细信息

研究掺杂气体对合金的腐蚀行为及作用机理对超临界二氧化碳(supercritical carbon dioxide,S-CO_(2))发电技术具有重要意义。该文开展Super304H及Inconel625合金的高温CO_(2)腐蚀试验,并结合腐蚀增重法、扫描电镜观察及XRD分析,研究两种耐热合金在750℃CO_(2)及掺杂SO_(2)环境中的腐蚀行为。结果表明,两种合金在750℃CO_(2)、750℃CO_(2)+SO_(2)环境中的腐蚀动力学均遵循抛物线规律,Inconel625抗腐蚀能力优于Super304H,具有较少的腐蚀增重;Super304H在750℃CO_(2)腐蚀初期增重高于CO_(2)+SO_(2)环境,而120 h后在CO_(2)+SO_(2)环境中腐蚀增重较高。两种环境中腐蚀500 h后,Super304H表面氧化膜为单层Cr_(2)O_(3)及外层疏松瘤状富铁氧化物与内氧化物FeCr_(2)O_(4)组成的局部双层氧化膜;Inconel625为单层均匀致密Cr_(2)O_(3)氧化膜,平均厚度不到1μm。高温CO_(2)腐蚀环境中,Cr含量对提高合金抗腐蚀性能具有至关重要的作用。高温CO_(2)掺杂SO_(2)对于Cr_(2)O_(3)形成合金具有抑制渗碳的作用,对于氧化铁形成合金具有加速腐蚀及渗碳作用。

关键词：耐热合金高温CO_(2) 掺杂气体 SO_(2) 腐蚀渗碳

钽掺杂对多层Ta-DLC薄膜摩擦及腐蚀行为的影响

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表面技术 2024年第8期53卷 63-73页

作者：李超孙刚马国佳吴俊升张博威张昊泽北京科技大学新材料技术研究院北京100083 中国航发动力股份有限公司西安710021 中国航空制造技术研究院高能束流加工技术重点实验室北京100024 中国航空制造技术研究院先进表面工程技术航空重点实验室北京100024

目的解决316L不锈钢在苛刻海洋环境中易磨损、易腐蚀的问题。方法采用中频磁控溅射技术在316L不锈钢上沉积了Ta/TaN/TaCN/Ta-DLC薄膜。通过扫描电子显微镜、拉曼光谱、X射线光电子能谱、X射线衍射、纳米压痕、往复摩擦磨损试验和电化学... 详细信息

目的解决316L不锈钢在苛刻海洋环境中易磨损、易腐蚀的问题。方法采用中频磁控溅射技术在316L不锈钢上沉积了Ta/TaN/TaCN/Ta-DLC薄膜。通过扫描电子显微镜、拉曼光谱、X射线光电子能谱、X射线衍射、纳米压痕、往复摩擦磨损试验和电化学测试等手段,重点研究了DLC膜层中Ta元素掺杂含量对薄膜结构、组成成分、力学性能、摩擦学性能和耐腐蚀性能的影响规律。结果随着Ta元素含量(原子数分数)从2.04%增到4.16%,薄膜中的sp^(3)键含量呈现先升高后降低的趋势,当Ta原子数分数为3.60%时,薄膜中sp3键含量最高,且薄膜的硬度及弹性模量达到最大,分别为7.01 GPa和157.87 GPa。随着Ta元素含量的增加,薄膜的平均摩擦因数逐渐减小,在4.16%(原子数分数)时达到最小0.21。Ta元素含量对薄膜的结合力影响较小,且所有薄膜结合力总体在10 N左右。当Ta原子数分数为3.60%时,薄膜的腐蚀电流密度及钝化电流密度最小,分别为0.006μA/cm^(2)和0.63μA/cm^(2),比其他薄膜的低1~2个数量级,并且薄膜电阻及电荷转移电阻最大,展现出最为优异的耐腐蚀性能。结论Ta元素的掺杂提高了薄膜的耐摩擦性能,且适当的Ta元素掺杂能够提高Ta/TaN/TaCN/Ta-DLC薄膜的耐磨耐蚀性能。

关键词： DLC薄膜磁控溅射腐蚀摩擦磨损元素掺杂

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复杂管道浓差腐蚀机制深入分析

哈尔滨工程大学学报 2024年第5期45卷 1024-1032页

作者：刘斌刘英伟王艳秋新疆大学材料科学与工程学院新疆乌鲁木齐830046 哈尔滨工程大学材料科学与化学工程学院黑龙江哈尔滨150001

在关于管道的流动加速腐蚀研究中,浓差腐蚀这一机制一直被忽视,这是因为这种腐蚀的出现需要一定的条件,即流体中的氧的分布存在较大的差异。为了揭示这种机制的腐蚀过程,本文以复杂形状管道为例,采用数值模拟技术建立了关于浓差腐蚀的... 详细信息

在关于管道的流动加速腐蚀研究中,浓差腐蚀这一机制一直被忽视,这是因为这种腐蚀的出现需要一定的条件,即流体中的氧的分布存在较大的差异。为了揭示这种机制的腐蚀过程,本文以复杂形状管道为例,采用数值模拟技术建立了关于浓差腐蚀的数学模型。将管道壁面附近的流体粘性底层作为研究对象,对其进行离散化处理,然后根据基尔霍夫第二定律建立了关于极化后的腐蚀电流的离散方程组,并对其进行求解,得到了浓差腐蚀条件下,离子导电层的电流分布。结果表明:浓差腐蚀会引起腐蚀电流的极大的改变,使管路各部位的腐蚀情况有所改变,如果不考虑浓差腐蚀,对管路的腐蚀情况会产生错误判断。

关键词：腐蚀浓差腐蚀腐蚀机制阳极极化阴极极化氧分布管道流体流动加速腐蚀

硼硅酸盐核废料玻璃在深地质处置过程中腐蚀机理研究进展

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硅酸盐学报 2024年第5期52卷 1749-1760页

作者：张宇轩马瑞崔秀涛吴楠楠欧阳顺利广州航海学院广州510725 内蒙古科技大学材料与冶金学院内蒙古包头014010

在放射性核废料深地质处置过程中,硼硅酸盐玻璃是目前国际上首选的固化材料。但是在10^(5)~10^(6)年的时间尺度上不能排除地下水对玻璃侵蚀,因此需要进行玻璃在水溶液环境中的长时间腐蚀机制的研究。研究过程发现,大多数玻璃最终都会以... 详细信息

在放射性核废料深地质处置过程中,硼硅酸盐玻璃是目前国际上首选的固化材料。但是在10^(5)~10^(6)年的时间尺度上不能排除地下水对玻璃侵蚀,因此需要进行玻璃在水溶液环境中的长时间腐蚀机制的研究。研究过程发现,大多数玻璃最终都会以一个及其缓慢的残余速率腐蚀,因此可以使利用玻璃在深地质处置核废料。本综述针对硼硅酸盐核废料玻璃现有的腐蚀现象、行为及模型进行了总结,并讨论其中存在的问题,为玻璃长期腐蚀性研究提出可能的研究设想。

关键词：核废料玻璃腐蚀化学亲和力模型蚀变层

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氨型碱性水化学对690TT腐蚀特性的影响

材料导报 2024年第7期38卷 167-172页

作者：赵永福唐敏姜峨银朝晖陈子瑞张根吴宗佩李杨中国核动力研究设计院成都610213

为探索氨型碱性水化学对传热管材料690TT腐蚀行为的影响,开展传热管材料690TT合金在B-Li-NH_4OH和NH_4OH两种水质下的腐蚀特性研究,分析690TT腐蚀产物释放特性,综合评价氨型碱性水质对690TT腐蚀特性的影响。研究结果表明,690TT材料与两... 详细信息

为探索氨型碱性水化学对传热管材料690TT腐蚀行为的影响,开展传热管材料690TT合金在B-Li-NH_4OH和NH_4OH两种水质下的腐蚀特性研究,分析690TT腐蚀产物释放特性,综合评价氨型碱性水质对690TT腐蚀特性的影响。研究结果表明,690TT材料与两种氨型碱性水质均具有较好的相容性。690TT在两种水质中均形成了致密的氧化膜,氧化膜由NiFe_(2)O_(4)尖晶石氧化物和少量的铁氧化物Fe_(2)O_(3)组成,相对而言690TT在NH_(4)OH型水质条件下的总腐蚀失重量、总腐蚀产物释放量略低于在B-Li-NH_(4)OH水质下,但690TT向水质释放的Ni元素总量与上述规律相反,这可能与Ni元素和氨形成络合物[Ni(NH_(3))_(m)]^(2+)有关,Ni元素释放量增加对反应堆一回路辐照场控制有不利影响。本研究结果可为氨型碱性水化学技术的设计和应用提供数据支撑。

关键词：氨型碱性水化学镍基合金690TT 腐蚀

16MnDR钢焊接接头组织特性及在氢氟酸环境中的腐蚀行为

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机械工程学报 2024年第8期60卷 196-203页

作者：顾玉芬鲁娜石玗孙青岭兰州理工大学省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室兰州730050 中核兰州铀浓缩有限公司兰州730060

16MnDR钢中厚板核贫料储罐焊接接头采用脉冲钨极氩弧焊(P-TIG)打底和埋弧焊(SAW)填充及盖面工艺制造。只采用P-TIG焊接的打底层组织为针状铁素体+索氏体,但SAW填充后的打底层发生了组织转变,变为多边形铁素体+蠕虫状屈氏体。通过对焊接... 详细信息

16MnDR钢中厚板核贫料储罐焊接接头采用脉冲钨极氩弧焊(P-TIG)打底和埋弧焊(SAW)填充及盖面工艺制造。只采用P-TIG焊接的打底层组织为针状铁素体+索氏体,但SAW填充后的打底层发生了组织转变,变为多边形铁素体+蠕虫状屈氏体。通过对焊接接头在0.1 M氢氟酸中的浸泡腐蚀试验发现,SAW填充后的打底层的耐蚀性发生严重退化,其原因是蠕虫状屈氏体极细的片层结构在腐蚀溶液中发生了微电偶腐蚀,从而近表面的屈氏体就相当于一个块状的渗碳体,然后与周边多边形铁素体形成的大阴极小阳极的腐蚀电偶加速了铁素体的腐蚀溶解,进而屈氏体失去支撑,最终松动脱落并在宏观上形成了腐蚀坑。这一发现为核贫料储罐的安全服役奠定了理论基础,为后续工艺的优化设计指明了方向。

关键词： 16MnDR钢焊接显微组织热循环腐蚀

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不同植酸盐对Q235钢腐蚀行为的影响

中国腐蚀与防护学报 2024年第3期44卷 669-678页

作者：周龙鲁骏丁文珊李昊陶涛师超邵亚薇刘光明南昌航空大学江西省金属材料微结构调控重点实验室南昌330063 哈尔滨工程大学材料科学与化学工程学院哈尔滨150001

利用硫酸盐和植酸钠反应制备植酸盐,并通过扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)对植酸盐进行表征,所制备的植酸盐样品存在明显磷酸基团,为非晶态,表现为球状颗粒,直径在300~400 nm。通过滴定实验分析植酸盐在... 详细信息

利用硫酸盐和植酸钠反应制备植酸盐,并通过扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)对植酸盐进行表征,所制备的植酸盐样品存在明显磷酸基团,为非晶态,表现为球状颗粒,直径在300~400 nm。通过滴定实验分析植酸盐在水溶液中的溶解度,通过Tafel极化法、电化学阻抗法、腐蚀浸泡实验研究Q235钢在植酸盐3.5%NaCl浸出液中的腐蚀行为。结果表明,植酸铝浸出液中生成铝酸(Al(OH)3)导致Q235钢腐蚀速率加快,植酸镁、植酸钙、植酸锰及植酸锌浸出液中Q235钢腐蚀速率减缓。其中,植酸锌的缓蚀效率能达到92.46%,表现出良好的缓蚀性能。

关键词： Q235 钢腐蚀植酸盐缓蚀性能