纳米晶304不锈钢高温氧化膜中Cr和Mn元素的XPS和UPS表征

利用X射线光电子能谱（XPS）和紫外光电子能谱（UPS）,对比研究了普通304不锈钢（CP-SS304）和深度轧制技术制备的块体纳米晶304不锈钢（BN-SS304）在900 ℃空气中氧化24 h后形成的高温氧化膜中Cr和Mn元素的结合能、原子百分比、价电子的相互作用和功函数,分析了BN-SS304表面电子结构的特征。结果表明：两种材料氧化膜中Cr元素以Cr3+和Cr0存在,Mn元素以Mn4+和Mn0存在,在不同溅射时间,BN-SS304氧化膜中Cr3+与（Cr3++Cr0）原子百分比和Mn4+与（Mn4++Mn0）原子百分比均低于CP-SS304氧化膜中的比值。两种材料氧化膜中价电子之间的相互作用主要有Mn—O,Cr—O,Mn0(3d和4s)和Cr0(3d和4s)。与CP-SS304相比,BN-SS304氧化膜表面价电子之间的相互作用强,其功函数比CP-SS304提高0.07 eV, BN-SS304的耐高温氧化性能增强。     

磁场作用下熔盐管内流动传热特性的数值研究

本文基于磁流体动力学模型,通过数值模拟的方法,研究了垂直外部磁场对熔盐在绝缘管内流动传热特性的影响,考察了速度、湍流强度和Nu等参数随磁场变化的关系。结果表明,磁场作用会使流动分布出现各向异性,导致湍流度和主流速度降低,垂直于磁场方向的Hartmann层的速度及湍流度提高,随着磁场强度增大,这种趋势更明显。在均匀磁场和正梯度磁场作用下,管壁平均Nu数有所提高,而逆梯度磁场作用下的管壁平均Nu数有所减弱。     

NaF-AlF_3二元系熔盐固相晶体与熔体结构的拉曼光谱及其计算模拟研究

采用量子化学密度泛函计算方法对NaF-AlF3系熔盐的若干典型固相晶体结构进行了计算模拟拉曼光谱研究,并对光谱的振动形式进行了归属,发现特征峰位与铝配位数关系明显;同时,对NaF-AlF3二元系熔盐固相晶体及熔体结构进行了原位变温拉曼光谱实验研究。结果表明,基于计算模拟的振动谱峰归属分析,为NaF-AlF3系熔盐的微结构识别和温致结构变化提供了解析依据,而且随着AlF3浓度的增加,熔盐中铝六配位结构逐渐转化为铝四配位结构。     

316L不锈钢在静态液态锂中的腐蚀行为研究

利用脉冲激光诱导击穿光谱仪(LIBS)结合SEM、EDX和维氏硬度(HV)等分析手段,分析了316L不锈钢在350℃的液态锂中静态腐蚀500h后的腐蚀特性。微观形貌分析表明：样品存在较明显的晶间腐蚀,其腐蚀层厚度约为2.7μm。硬度分析表明：腐蚀后表面硬度值约HV234.72,约是腐蚀前硬度值的0.78倍。LIBS组分分析表明：经液态锂腐蚀后的样品表面Ni、Cr等元素含量相对减少;在被腐蚀区域Li元素含量随激光击打深度的增加而减少,而Ni、Cr等元素含量与之近似呈成正比递增;母材区Li元素的渗透深度约3.5μm,约是焊缝区的0.6倍。     

液态金属锂对于316L不锈钢焊接件的腐蚀行为研究

通过失重法结合SEM、金相分析等手段,研究了含焊缝的316L 不锈钢试样在350°C、0.15MPa 液态锂中500h 的静态腐蚀,并采用LIBS 结合台阶仪表征液态锂的渗入深度。结果表明,锂对含焊缝的316L 不锈钢样式的平均腐蚀速率为99.8mg·m^-2·h^-1;腐蚀深度为6.4μm;渗入深度在316L 不锈钢焊缝处为8.6μm,在母材处为4.8μm。在焊缝处锂对材料有明显的晶间腐蚀。     

不锈钢焊接件不等强度激光冲击与应力腐蚀试验研究

针对不锈钢焊接接头应力及组织分布不均匀,容易导致应力腐蚀开裂的问题,采用不等强度激光冲击波对316奥氏体不锈钢焊接接头进行处理。通过应力腐蚀试验、残余应力测试及微观组织分析,研究了激光冲击强化对焊接接头应力腐蚀抗性的影响及其作用机理。试验结果表明:激光冲击强化将焊接件的应力腐蚀断裂时间提高了33.48%。激光冲击波的作用,在焊接接头部位引入了高数值的残余压应力,一方面消除了热影响导致的残余拉应力,同时抵消了拉伸工作载荷的作用,降低局部应力梯度,从而延缓表面钝化膜的破裂;另一方面,激光冲击使焊接接头不同区域之间的微观组织均匀和细化,提高了微裂纹萌生的条件,降低了金属发生阳极溶解的可能性。两种因素的共同作用,使得不锈钢焊接接头的抗应力腐蚀性能显著增强。     

不锈钢焊接件不等强度激光冲击与应力腐蚀试验研究

针对不锈钢焊接接头应力及组织分布不均匀,容易导致应力腐蚀开裂的问题,采用不等强度激光冲击波对316奥氏体不锈钢焊接接头进行处理。通过应力腐蚀试验、残余应力测试及微观组织分析,研究了激光冲击强化对焊接接头应力腐蚀抗性的影响及其作用机理。试验结果表明：激光冲击强化将焊接件的应力腐蚀断裂时间提高了33.48%。激光冲击波的作用,在焊接接头部位引入了高数值的残余压应力,一方面消除了热影响导致的残余拉应力,同时抵消了拉伸工作载荷的作用,降低局部应力梯度,从而延缓表面钝化膜的破裂;另一方面,激光冲击使焊接接头不同区域之间的微观组织均匀和细化,提高了微裂纹萌生的条件,降低了金属发生阳极溶解的可能性。两种因素的共同作用,使得不锈钢焊接接头的抗应力腐蚀性能显著增强。     

基于格子Boltzmann方法的碳钢CO2腐蚀产物(FeCO3)成核生长行为及其腐蚀演化机理研究

本文在考虑FeCO_3成核随机性特征的基础上,提出了一种改进的FeCO_3成核与生长预测模型,采用格子玻尔兹曼方法,对碳钢CO_2腐蚀过程中FeCO_3的形成与生长规律进行了研究,并分析了不同FeCO_3形态对腐蚀行为的影响。结果表明,在低过饱和度条件下,形成的腐蚀产物层几乎不对金属基体产生保护作用,腐蚀行为呈现出均匀腐蚀的特征;在高过饱和度条件下,形成的腐蚀产物层可以有效抑制腐蚀,但出现非均匀腐蚀现象。     

切向流动作用下SCN-3wt% H2O枝晶定向生长过程研究

实时观察了切向流动作用下SCN-3wt% H₂O合金的定向凝固过程,研究了该合金枝晶生长方向、尖端半径、枝晶一次臂间距以及二次臂生长速度的变化规律.实验观察到能够代表枝晶尖端溶质边界层的“亮带”,该亮带在流动作用下的非对称性证实了切向流动能够改变枝晶前沿溶质的对称分布,使溶质边界层厚度沿背流侧向迎流侧逐渐减薄,枝晶生长发生迎流偏转,且偏转角度随抽拉速度的提高而减小.同时,流场与浓度场的耦合促进枝晶间的优胜劣汰,枝晶一次臂间距显著增大.固液界面处的强迫流动还能够引发相邻枝晶间环流,加速迎流处二次臂生长而抑制背流处生长. 关键词： 定向凝固 枝晶生长 切向流动     

CaO-Al2O3二元系晶体和玻璃的拉曼光谱研究

实验测定了CaO-Al₂O₃二元系中晶体和玻璃的拉曼光谱,并利用密度泛函理论(DFT)计算了CaAl₄O₇晶体的拉曼光谱活性振动波数和散射活性。结果表明CaAl₄O₇的中波数区(400～700 cm^-1)对应Al-O_b-Al的弯曲振动,高波数区(700～1 000 cm^-1)则对应Al-O_nb的伸缩振动。采用激光悬浮加热装置制备了一系列玻璃样品,对其进行拉曼光谱研究发现,550和780 cm^-1附近观察到两个明显的特征峰,分别对应Al-O_b-Al的弯曲振动和Al-O_nb的伸缩振动。随着CaO/Al₂O₃比例的增加,550 cm^-1特征峰发生蓝移,而780 cm^-1特征峰发生红移,表明复杂网络结构逐渐解聚。此外,随Al<...     

苯酚苯胺共聚物在304不锈钢电极表面的电化学合成及成膜微观结构分析

苯酚和苯胺在304不锈钢阳极表面实现了电化学共聚,反应在中性水溶液中进行,电解质为硫酸钠. 比较不同苯酚苯胺浓度下共聚成膜耐点蚀能力,当苯酚为0.09 mol/L和苯胺为0.01 mol/L时最佳.红外光谱分析证实苯胺结构出现在苯酚苯胺的共聚物中,且共聚物膜比聚苯酚膜含有更多支链. 利用苯酚苯胺共聚物膜在四氢呋喃中的部分溶解性,使用扫描电子显微镜分析四氢呋喃清洗前后的成膜,观察到网状聚苯胺结构. 将共聚物膜与聚苯酚膜微观结构进行推测和比较,解释在电聚合反应中适量加入苯胺能提升成膜防腐能力原因.     

强流脉冲电子束作用下AISI 304L奥氏体不锈钢的微观结构与腐蚀性能

利用强流脉冲电子束(HCPEB)技术,对AISI 304L奥氏体不锈钢进行了表面辐照处理,详细考察了辐照前、后材料表面的微观结构和腐蚀性能。实验结果表明:经过HCPEB辐照后,材料表面的抗腐蚀性能有所改善;表面喷发形成熔坑实现清除夹杂物的净化作用,以及表面形成厚而致密的钝化膜可有效地阻碍点蚀,均是提高材料抗腐蚀性能不可忽视的因素。透射电子显微镜分析结果表明,HCPEB辐照材料表层时,诱发了大量的过饱和空位缺陷以及类型丰富且密度很高的线、面晶体缺陷,空位缺陷的凝聚形成了空位型位错圈和堆垛层错四面体等空位簇缺陷。这些缺陷有助于形成厚而致密的表面钝化膜,进而阻止阴离子穿过表面钝化膜,延迟腐蚀进程,提高受辐照材料的抗腐蚀性能。     

AISI 304L奥氏体不锈钢表面微孔结构的强流脉冲电子束快速制备与表征

 利用强流脉冲（HCPEB）电子束技术,对AISI 304L奥氏体不锈钢进行了辐照处理,并利用透射电子显微镜对HCPEB诱发的空位簇缺陷进行了表征。实验结果表明,HCPEB辐照金属可在辐照表层诱发大量的过饱和空位,并形成空位型位错圈和堆垛层错四面体（SFT）。利用金相显微镜、扫描电子显微镜和非接触式光学轮廓仪,对其表面形貌进行了详细的表征,发现电子束处理后的样品表面形成了高密度、弥散分布和尺寸细小的微孔,表面微孔是由于HCPEB轰击诱发的大量空位(簇)缺陷,以线或面等结构缺陷为路径,向表层迁移导致空位的累积而形成的。采用HCPEB技术,选择合适的材料和辐照工艺参数,可以成功地制备出表面多孔金属材料。     

面向燃料电池双极板的不锈钢表相掺杂耐蚀性高通量计算与分析

通过基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理高通量计算,筛选了可以提高不锈钢双极板钝化层在PEMFCs工作环境中的耐蚀性的掺杂元素.基于Cr₂O₃的■切面构建计算模型,对其进行了48种元素的掺杂替换,考虑228种掺杂构型．根据掺杂结构和位移能量、掺杂元素被分为4类,并采用不同的吸附、空位计算方案．根据不同掺杂类型采用不同的吸附、空位计算方案,计算了每种掺杂元素对功函数、F的吸附能和Cr/O的空位形成能的影响.计算结果显示,C、N、In、Ru对于不锈钢钝化层的各项耐蚀性参数提升效果较好;Au、Rh、Pt、Ir、Co、Ni也能较好地提升耐蚀性,但是存在成本高或者危害质子膜的问题;Ag、Cu、Sn、Ge可以抑制空位形成和F吸附,但会造成功函数下降;Zn可以提高功函数并抑制F吸附.此外,对于电子态密度的计算表明,掺杂原子与Cr原子形成的稳定键合是耐蚀性参数提升的重要因素.     

Thermal Induced Processes in Laminar System of Stainless Steel – Beryllium

The paper reports on investigation of the laminar system ‘stainless steel 12Cr18Ni10Ti – Be’ at thermal treatment. There have been determined sequences of phase transformations along with relative amount of iron-containing phases in the samples subjected to thermal beryllization. It has been revealed that thermal beryllization of stainless steel thin foils results in γ→α transformation and formation of the beryllides NiBe and FeBe₂. It has also been revealed that direct γ→α- and reverse α→γ-transformations are accompanied by, correspondingly, formation and decomposition of the beryllide NiBe. It is shown that distribution of the formed phases within sample bulk is defined by local concentration of beryllium. Based on obtained experimental data there is proposed a physical model of phase transformations in stainless steel at thermal beryllization.     

Corrosion behaviour of AISI 304 stainless steel with Cu coatings in H2SO4

The work addresses the influence of cementation and electrodeposition of copper coatings on the corrosion resistance of AISI 304 stainless steel immersed in 30 wt.% H₂SO₄ at temperatures of 25 and 50 °C. Corrosion process was evaluated by gravimetric tests, DC measurements and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). The specimen surfaces were analysed by scanning electron microscopy, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and X-ray diffraction. The corrosion performance of AISI 304 stainless steel in sulphuric acid solution was greatly improved by copper coatings. The amount of copper deposited by the cementation process was sufficient to protect the stainless steel of corrosion. A greater amount of copper obtained by electrodeposition treatments does not supply further improvement in the corrosion behaviour. The improved corrosion resistance is related to copper dissolution at the initial stages of immersion tests and the presence of Cu²⁺ in the solution, which makes the medium more oxidizing, increasing the stability of the passive layer. In addition, the presence of copper at the surface reduces the overpotential of cathodic reaction, enabling the transition from an active region to the passive one.     

底部气流对CO2激光切割硅钢切口质量的影响

激光切割相对冲压及线切割工艺具有自由度大、加工效率高、不会影响铁心质量等优点,但由于残渣及切口粗糙问题一定程度上影响了激光切割硅钢片的质量和应用范围.通过采用在工件底部增设辅助侧吹喷嘴,控制熔渣流向,保证成品切割质量激光切割工艺,试验证明,合理控制工艺参量,可获得良好效果.利用有限元法进一步对工件底部气流状况进行了数值模拟,分析了流动过程中在不同的角度和流速下光斑移动和气流场变化的情况,初步确定工件底部侧吹气流以20°吹入的辅助侧吹工艺,为进一步合理控制熔渣流向获得光滑的精细切口提供了实践和理论依据.     

用甲醇-氢混合气源在不锈钢上生长金刚石薄膜的研究

 利用甲醇-氢（CH₃OH-H₂）混合气体为气源，30 nm厚的无定形硅为过渡层，借助于微波等离子体化学气相沉积（MWCVD）成功地将金刚石薄膜生长在不锈钢上，其最低生长温度可至420 ℃，并且甲醇-氢混合气体比传统的甲烷-氢（Ch₄-H₂）更具优势，测试表明这种金刚石薄膜有希望作为耐磨层在工业上应用。