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两步贝氏体转变对中碳微纳结构钢韧性的影响

金属学报 2019年第12期55卷 1503-1511页

作者：万响亮胡锋成林黄刚张国宏吴开明武汉科技大学省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室武汉430081 武汉科技大学高性能钢铁材料及其应用湖北省协同创新中心武汉430081 武汉科技大学国际钢铁研究院武汉430081

采用一步(300℃等温6 h)和两步(300℃等温2 h+250℃等温24 h)低温贝氏体转变工艺,研究了残留奥氏体对中碳微纳结构钢冲击韧性的影响,对不同热处理试样的显微组织、各相体积分数、大小角度晶界、有效晶粒尺寸与冲击性能进行表征和分析。... 详细信息

采用一步(300℃等温6 h)和两步(300℃等温2 h+250℃等温24 h)低温贝氏体转变工艺,研究了残留奥氏体对中碳微纳结构钢冲击韧性的影响,对不同热处理试样的显微组织、各相体积分数、大小角度晶界、有效晶粒尺寸与冲击性能进行表征和分析。结果表明,与一步贝氏体转变相比,两步贝氏体转变试样的冲击性能明显提高,-40℃冲击功从31 J提高到42 J,主要原因是第二步贝氏体转变时新形成的贝氏体铁素体分割细化块状未转变奥氏体,减少贝氏体等温后淬火过程中块状马氏体形成,在冲击过程中能够更好地使裂纹分叉甚至阻止裂纹的扩展,显著提高样品的韧性。

关键词：中碳微纳结构钢热处理工艺两步贝氏体转变残留奥氏体冲击韧性

奥氏体不锈钢晶粒细化对形变机制和力学性能的影响

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材料工程 2016年第8期44卷 29-33页

作者：万响亮李光强周博文马江华武汉科技大学钢铁冶金及资源利用省部共建教育部重点实验室武汉430081 省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室武汉430081 高性能钢铁材料及其应用湖北省协同创新中心武汉430081

利用相逆转变原理采用冷变形使得亚稳奥氏体转变为形变马氏体,采用不同温度和时间退火分别获得纳米晶/超细晶和粗晶奥氏体不锈钢。通过拉伸实验得到不同晶粒尺寸的奥氏体不锈钢力学性能,采用透射电镜观察形变组织结构并利用扫描电镜观... 详细信息

利用相逆转变原理采用冷变形使得亚稳奥氏体转变为形变马氏体,采用不同温度和时间退火分别获得纳米晶/超细晶和粗晶奥氏体不锈钢。通过拉伸实验得到不同晶粒尺寸的奥氏体不锈钢力学性能,采用透射电镜观察形变组织结构并利用扫描电镜观察断口特征。结果表明:高屈服强度纳米晶/超细晶奥氏体不锈钢通过形变孪晶获得优良塑性;而低屈服强度的粗晶奥氏体不锈钢发生形变诱导马氏体效应,得到良好的塑性;两组具有不同形变机制的奥氏体不锈钢拉伸断口均为韧性断裂。形变机制由形变孪晶转变为形变诱导马氏体归因于晶粒细化导致奥氏体稳定性大幅度提高。

关键词：奥氏体不锈钢晶粒细化形变机制力学性能奥氏体稳定性

危废处理超临界水氧化环境中装置材料腐蚀的研究进展

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材料导报 2023年第8期37卷 108-114页

作者：陈思雨张弦李腾刘静吴开明武汉科技大学耐火材料与冶金省部共建重点实验室高性能钢铁材料及其应用省部共建协同创新中心冶金工业工程系统科学湖北省重点实验室武汉430081 中国原子能科学研究院放射化学研究所北京102413

超临界水氧化技术处理废物具有去除效率高、停留时间短、不产生污染物和副产物等特点,但由其苛刻的反应条件造成的设备腐蚀问题亟待解决。尤其当反应环境为酸性及反应物料中含有卤族元素时,腐蚀极其严重。目前主要利用镍基合金、钛合金... 详细信息

超临界水氧化技术处理废物具有去除效率高、停留时间短、不产生污染物和副产物等特点,但由其苛刻的反应条件造成的设备腐蚀问题亟待解决。尤其当反应环境为酸性及反应物料中含有卤族元素时,腐蚀极其严重。目前主要利用镍基合金、钛合金和不锈钢等合金材料制造反应器,但全面及局部腐蚀仍易发生,严重时可能造成反应器泄漏甚至爆炸。因此,近年来研究者们主要针对不同合金在不同类型超临界水氧化环境中的腐蚀行为进行深入分析,并提出了有效的防护措施。本文归纳整理了亚临界和超临界环境下,镍基合金和钛合金在含氯离子酸性溶液、硫酸溶液和磷酸溶液中的腐蚀行为,以及不锈钢在含氯离子酸性溶液和含H2O2溶液中的腐蚀机理;总结了全面腐蚀、点蚀、晶间腐蚀以及应力腐蚀开裂在不同温区及反应器位置的产生情况;综述了目前危废处理超临界水氧化环境中常用的衬垫和涂层等腐蚀防护措施;最后展望了通过表面纳米化技术获得超细晶合金材料来提高耐蚀性的发展前景。

关键词：超临界水氧化耐蚀合金腐蚀行为防护措施高温高压

显微组织对微纳结构贝氏体钢海洋腐蚀行为的影响

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钢铁研究学报 2023年第8期35卷 1025-1036页

作者：龚丽张弦刘静吴开明武汉科技大学冶金工业过程系统科学湖北省重点实验室耐火材料与冶金省部共建国家重点实验室高性能钢铁材料及其应用省部共建协同创新中心湖北武汉430081

以一步、两步贝氏体转变及不同热处理工艺获得的微纳结构贝氏体钢为对象,利用组织表征、电化学测试及中性盐雾试验,研究显微组织对其海洋腐蚀行为的影响。结果表明:试验钢的显微组织主要由贝氏体铁素体板条(BF)、马氏体-奥氏体复合组织(... 详细信息

以一步、两步贝氏体转变及不同热处理工艺获得的微纳结构贝氏体钢为对象,利用组织表征、电化学测试及中性盐雾试验,研究显微组织对其海洋腐蚀行为的影响。结果表明:试验钢的显微组织主要由贝氏体铁素体板条(BF)、马氏体-奥氏体复合组织(block M-A)和薄膜状残余奥氏体(film RA)组成。随着腐蚀周期的增加,试验钢的腐蚀速率均呈下降趋势,腐蚀产物主要由γ-FeOOH、α-FeOOH、α-Fe_(2)O_(3)和Fe_(3)O_(4)组成。腐蚀后期,γ-FeOOH转化为稳定的α-FeOOH,提高了锈层的保护性。相对一步贝氏体钢,二步贝氏体钢中残余奥氏体含量较低,主要形态为薄膜状,强度与韧性明显提升;二步贝氏体钢的腐蚀产物中α-FeOOH的比率更高,锈层更加致密,腐蚀速率较低,耐腐蚀性能更为优异。

关键词：微纳结构贝氏体钢海洋环境腐蚀行为显微组织中性盐雾试验

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合金元素在Al基牺牲阳极中的作用机理

材料导报 2022年第17期36卷 137-144页

作者：彭晶晶刘静张弦成林吴开明张涛武汉科技大学高性能钢铁材料及其应用省部共建协同创新中心武汉430081 武汉科技大学耐火材料与冶金省部共建重点实验室武汉430081 武汉科技大学冶金工业工程系统科学湖北省重点实验室武汉430081 东北大学沈阳材料科学国家研究中心东北大学联合研究分部沈阳110819

电容量大、电流效率高的Al合金具有很大潜力发展成为理想的牺牲阳极。但是,Al金属表面极易生成致密钝化膜,严重影响Al基牺牲阳极的功效。Al合金中的一些合金元素具有破钝化的作用,能够促进Al基体的活性溶解,提高Al基牺牲阳极放电量,因... 详细信息

电容量大、电流效率高的Al合金具有很大潜力发展成为理想的牺牲阳极。但是,Al金属表面极易生成致密钝化膜,严重影响Al基牺牲阳极的功效。Al合金中的一些合金元素具有破钝化的作用,能够促进Al基体的活性溶解,提高Al基牺牲阳极放电量,因此学者们对合金元素在Al基牺牲阳极中的活化机理开展了广泛而深入的研究。合金元素对Al基牺牲阳极的活化机理主要包括:(1)溶解-再沉积作用;(2)表面自由能吸附理论;(3)第二相优先溶解原理;(4)离子电阻降理论;(5)电位负移理论;(6)非常价态理论等。众多理论的核心思想均是通过机械分离破坏Al_(2)O_(3)钝化膜的完整性,亦或是产生阳离子空位造成氧化膜缺陷。常见的合金元素主要有Hg、In、Sn、Ga、Zn、Mg、Mn、Ti、Zr、Cd、Si、Fe、Bi、Cu及稀土(RE)元素等。合金元素在Al基牺牲阳极活化过程中的作用机理复杂,且存在协同活化作用,合金元素的活化机理尚不十分清晰。因此,本文在查阅大量文献的基础上,重点梳理了Al基牺牲阳极的活化机理,并归纳整理了各合金元素在Al基牺牲阳极中的作用。本文将有助于进一步全面深入理解合金元素的作用机理,从顶层设计的角度出发为设计性能更优异的新型Al基牺牲阳极材料提供了思路。

关键词： Al合金牺牲阳极合金元素作用机理

Al-Zn-In系牺牲阳极在模拟海洋环境下的电化学性能研究

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中国腐蚀与防护学报 2024年第5期44卷 1223-1233页

作者：张炬焕刘静彭晶晶张弦吴开明武汉科技大学高性能钢铁材料及其应用省部共建协同创新中心耐火材料与冶金省部共建国家重点实验室冶金工业过程系统科学湖北省重点实验室武汉430081 材谷金带(佛山)金属复合材料有限公司佛山528000

在商用Al-Zn-In牺牲阳极基础上,自行设计冶炼了Al-Zn-In-Sn-La牺牲阳极合金,并在模拟浅海和深海环境下,测试了两种合金的开路电位、动电位极化曲线、恒电位极化曲线、腐蚀失重等,对比分析讨论了两种牺牲阳极的放电量和电流效率。结果表... 详细信息

在商用Al-Zn-In牺牲阳极基础上,自行设计冶炼了Al-Zn-In-Sn-La牺牲阳极合金,并在模拟浅海和深海环境下,测试了两种合金的开路电位、动电位极化曲线、恒电位极化曲线、腐蚀失重等,对比分析讨论了两种牺牲阳极的放电量和电流效率。结果表明:模拟海洋环境下,冶炼合金放电量较商用合金略有提高,这与In、Zn、Sn协同活化作用破坏钝化膜完整性、增加钝化膜阴阳离子空位促进离子迁移有关。同时,冶炼合金电流效率较商用合金显著提高,浅海环境下电流效率由75.87%提高至90.01%,深海环境下由75.48%提高至82.99%。冶炼合金自腐蚀速率低、晶界偏析相与基体电位差较小导致微电偶作用减弱、稀土元素细化晶界促进均匀溶解等共同作用提高了电流效率。模拟深海环境下,两种合金的放电量较浅海环境大幅降低,这主要是由于低温、低含氧量导致离子溶解沉积速率降低,牺牲阳极活性点减少,Al合金牺牲阳极发生钝化。为克服深海放电量低下的问题,高熵合金的思路也许能显著提高活化合金元素的固溶度,从而提高其深海放电性能。

关键词： Al合金牺牲阳极模拟海洋环境放电量电流效率

两种电弧喷涂涂层在中性盐雾环境下的耐蚀性能对比研究

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中国腐蚀与防护学报 2023年第5期43卷 1003-1014页

作者：肖文涛刘静彭晶晶张弦吴开明武汉科技大学高性能钢铁材料及其应用、省部共建协同创新中心耐火材料与冶金省部共建国家重点实验室、冶金工业过程系统科学湖北省重点实验室武汉430081 材谷金带(佛山)金属复合材料有限公司佛山528000

采用电弧喷涂技术在EH36钢表面制备了5083铝合金涂层和Zn15Al涂层,结合扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、电化学测试和腐蚀失重等方法对比研究了两种涂层在中性盐雾环境下的耐蚀性能。结果表明,随着腐蚀的进行,两种涂层的腐蚀速... 详细信息

采用电弧喷涂技术在EH36钢表面制备了5083铝合金涂层和Zn15Al涂层,结合扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、电化学测试和腐蚀失重等方法对比研究了两种涂层在中性盐雾环境下的耐蚀性能。结果表明,随着腐蚀的进行,两种涂层的腐蚀速率均逐渐下降,且5083Al合金涂层的腐蚀速率明显低于Zn15Al涂层。形貌观察结果表明,5083铝合金涂层的腐蚀产物呈致密块状,Cl-无明显渗入;而Zn15Al涂层的腐蚀产物呈疏松的细针状,盐雾腐蚀10 d后有Cl-沉积在腐蚀产物层中并逐渐渗入至涂层基体。5083铝合金涂层的腐蚀产物主要为Al(OH)3,Zn15Al涂层腐蚀产物主要由Zn(OH)_(2)和Zn_(5)(OH)_(8)Cl_(2)·H_(2)O组成。结合溶度积常数K_(sp) 和过饱和度的理论计算,Al(OH)_(3)沉积所需Al^(3+)浓度更低、沉积速度更快,因此5083铝合金涂层更倾向于形成致密的腐蚀产物层。这一结果与电化学阻抗谱(EIS)测试结果相吻合,随腐蚀时间延长,两种涂层的极化电阻逐渐增大,且5083铝合金涂层的极化电阻高于Zn15Al涂层,说明腐蚀产物致密性是影响两种涂层耐蚀性能的主要原因。

关键词：电弧喷涂 5083Al涂层 Zn15Al涂层盐雾腐蚀性能

无取向电工钢用磷酸盐系绝缘环保涂层的研制及性能研究

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中国腐蚀与防护学报 2022年第5期42卷 805-812页

作者：胡雄鑫张弦刘静吴开明林安武汉科技大学耐火材料与冶金省部共建国家重点实验室高性能钢铁材料及其应用省部共建协同创新中心冶金工业过程系统科学湖北省重点实验室汉430081 武汉大学资源与环境科学学院汉430072

以磷酸盐为基础成膜剂,添加稀土钝化剂与硅烷偶联剂,研制了一种无取向电工钢用绝缘环保涂料,对添加不同助剂的涂层的显微形貌、电化学性能、成分组成和盐雾性能进行了表征和测试。结果表明,在成膜剂中添加稀土钝化剂可有效填补涂层中的... 详细信息

以磷酸盐为基础成膜剂,添加稀土钝化剂与硅烷偶联剂,研制了一种无取向电工钢用绝缘环保涂料,对添加不同助剂的涂层的显微形貌、电化学性能、成分组成和盐雾性能进行了表征和测试。结果表明,在成膜剂中添加稀土钝化剂可有效填补涂层中的孔洞,进一步添加硅烷偶联剂可分散稀土盐沉淀,使复合涂层表面更均匀且无明显缺陷。电化学测试结果显示复合涂层的腐蚀电流密度最小,极化电阻值最大,结合盐雾测试结果表明其具有出色的耐腐蚀性能。此外,复合涂层的层间电阻、附着力及铅笔硬度等性能均优于工业标准。

关键词：电工钢磷酸盐涂层稀土硅烷耐腐蚀性能

磷酸浓度对316L不锈钢耐蚀性及钝化膜特性的影响

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中国腐蚀与防护学报 2022年第5期42卷 819-825页

作者：张媛张弦陈思雨李腾刘静吴开明武汉科技大学耐火材料与冶金省部共建国家重点实验室高性能钢铁材料及其应用省部共建协同创新中心冶金工业过程系统科学湖北省重点实验室武汉430081 中国原子能科学研究院放射化学研究所北京102413

利用电化学方法测量316L不锈钢在不同浓度磷酸溶液中的极化曲线、电化学阻抗、恒电位极化曲线和M-S曲线,利用XPS技术对钝化膜的成分进行表征。结果表明,316L不锈钢在空气中和磷酸溶液中形成的钝化膜均具有双层结构,内层主要含Cr_(2)O_(... 详细信息

利用电化学方法测量316L不锈钢在不同浓度磷酸溶液中的极化曲线、电化学阻抗、恒电位极化曲线和M-S曲线,利用XPS技术对钝化膜的成分进行表征。结果表明,316L不锈钢在空气中和磷酸溶液中形成的钝化膜均具有双层结构,内层主要含Cr_(2)O_(3),在空气中形成的钝化膜外层为Fe的氧化物和氢氧化物,在磷酸溶液中形成的钝化膜外层则为Fe的氧化物和磷酸盐。当磷酸浓度小于1 mol/L时,316L不锈钢表面钝化膜受到的破坏较小,其依旧维持较好的耐腐蚀性,随着腐蚀时间的延长,钝化膜会由致密变疏松;当磷酸浓度大于1 mol/L时,表面钝化膜受到的破坏较为严重,耐腐蚀性明显降低,钝化膜变薄且疏松,但是难溶腐蚀产物的生成相对减缓了钝化膜被破坏的进程。

关键词：磷酸 316L不锈钢钝化膜耐腐蚀性