本文以15-5PH和PH13-8Mo鋼為研究對像,采用原子斷層分析技術(shù)(APT),X射線光電子能譜(XPS),極化曲線,交流阻抗譜,Mott-Schottky,FeCl3浸泡并結(jié)合慢應(yīng)變速率拉伸(SSRT),研究了不同時效制度下高強(qiáng)度不銹鋼微觀結(jié)構(gòu)的演變規(guī)律及其對腐蝕的影響,得到以下主要結(jié)論:15-5PH鋼時效早期Cu原子從基體脫溶形成10nm左右的富Cu相,時效后期的大部分Nb和C原子以前期的富Cu相為核心,以非均勻形核的機(jī)制析出長大,并與富Cu相形成復(fù)合析出,同時少部分以均勻形核機(jī)制形成NbC獨(dú)立相。Cu和NbC析出有以下三種路徑:"過飽和固溶體→富Cu團(tuán)簇→富Cu相","過飽和固溶體→富C團(tuán)簇→NbC相",過飽和固溶體→富Cu團(tuán)簇→Cu相+Nb-C團(tuán)簇→富Cu相+NbC相。PH13-8Mo鋼在550℃時效1h后主要形成B2結(jié)構(gòu)的富Ni-Al納米相,尺寸為4nm,時效時間延長到24h,納米相逐漸演變成具有B2結(jié)構(gòu)的NiAlCoCu多元析出相,尺寸為10nm。第一性原理計算表明:(Ni58Co3Fe3)(Al3Cu1Co1Fe59)配置結(jié)構(gòu)具有最低的形成能,同時與馬氏體基體錯配度最小,降低了析出相與基體的畸變能,可以抑制NiAlCoCu相在過時效狀態(tài)下的粗化。15-5PH鋼不同時效狀態(tài)試樣鈍化膜主要成分為Fe304,Fe203,FeOOH,FeO及Cr2O3,CrOOH,CrO3等。在500℃時效5min試樣中,鈍化膜表面含Cu02,CuO和Cu2O。未加電位下成膜,鈍化膜均呈n型半導(dǎo)體性質(zhì),載流子密度符合:ND(500℃-5min)ND(500℃-15min)ND(500℃-24h),擴(kuò)散系數(shù)符合:D0(5min)D0(15min)D0(24h)。在恒電位下成膜,載流子密度隨外加電位呈指數(shù)遞減。成膜電位對擴(kuò)散系數(shù)符合如下關(guān)系:D0(0.0V)D0(0.1V)D0(0.2V)。固溶態(tài)的Cu原子參與鈍化膜的形成,降低鈍化膜中載流子密度和擴(kuò)散系數(shù),增強(qiáng)了鈍化膜對基體的保護(hù)性能。不同溫度時效狀態(tài)的15-5PH鋼在FeCl3浸泡24小時后呈現(xiàn)兩種腐蝕形貌,即:在450℃,480℃,500℃處理試樣表面光亮,有點(diǎn)狀的蝕坑分布在表面;在550℃,580℃,600℃時效態(tài)樣品表面發(fā)黑,呈現(xiàn)潰瘍狀的均勻腐蝕,并伴有少量的點(diǎn)蝕坑存在。時效過程中形成大量的M23C6,導(dǎo)致M23C6附近基體中貧鉻,在貧鉻區(qū)誘發(fā)點(diǎn)蝕。在高溫時效時,部分馬氏體分解成奧氏體,形成貧鉻的奧氏體區(qū)和富鉻的馬氏體區(qū),兩相耐蝕性能不一致,誘發(fā)潰瘍狀均勻腐蝕。15-5PH鋼在480℃時效態(tài)下Ecorr和Epit最低,500℃-620℃時效后,材料的Ecorr和Epit均增加,650℃時效狀態(tài)Ecorr和Epit再次降低。15-5PH鋼焊接接頭的耐蝕性能隨著溶液中Cl-濃度增加而降低,各區(qū)域組織的腐蝕擊穿電位符合如下關(guān)系:O.lMNaCl 時 Epit(WZ)Epit(BZ)Epit(HAZ);0.6MNaCl 濃度時,Epit(BZ)Epit(WZ)Epit(HAZ);1MNaCl 時,Epit(WZ)≈Epit(BZ)Epit(HAZ)。增加Cl-或升高溶液溫度均能增加15-5PH鋼不同時效狀態(tài)試樣的腐蝕,在同一介質(zhì)環(huán)境作用下,固溶態(tài)耐蝕性優(yōu)于時效態(tài)。PH13-8Mo鋼的應(yīng)力腐蝕敏感性隨Cl-濃度升高而增強(qiáng),存在臨界濃度值[Cl-]crit為1M。在0.6M的中性氯化鈉溶液中,外加0.05VSCE時,應(yīng)力腐蝕敏感因子△Iδ和△IΨ分別為75%和90%,表現(xiàn)為陽極溶解機(jī)制。外加陰極電位為-0.35VSCE和-0.55VSCE有較小的氫脆敏感性,為陽極溶解和氫脆混合斷裂機(jī)制。當(dāng)外加陰極電位為-0.75VSCE和-0.95VSCE時,為氫脆斷裂機(jī)制。
【學(xué)位單位】：北京科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2017
【中圖分類】：TG142.71
【部分圖文】：

有�？谘芯亢茫蹁撝懈唬茫跸嗟臅r效行為對力學(xué)性為的影響。主要研究進(jìn)展??如下：??圖２－１展示的是Ｆｅ－Ｃｕ二組元相圖口?１，隨著溫度的升高，Ｃｕ在鐵原子??中的固溶度逐漸升高。一般高強(qiáng)度鋼中含Ｃｕ量在５ｗｔ．％［＾下，在１０００‘Ｃ固??溶處理，均能保證Ｃｕ元素的完全固溶。同時，Ｃｕ在鐵素體中的固溶度值可??由ＫｉｍｕｒａＰ２峰研究方法確定。他們測定了?Ｃｕ在鐵素體中的固溶度曲線可??用公式（２－１）計算得到不同溫度下的固溶度。??谷?１０?２每?犯?４０?５０?６０?７０?斯）?９０?ｔｍ??１?備■］?Ｈ?Ｈ?＾＾?Ｈ?Ｓ???１５００＇?Ｌ?－??１４００－／７?２?￣??巧?Ｍ?ｉ?１１．５??１３Ｗ?。／?＼??Ｐ?Ｙ－灼／?＼??芭，２００－?／?＼?－??Ｉ?Ｉｔ３?；微巧??ｆ麵?／?Ｃｕ－＾．??凝?ｓｓｏｒ?］?■??卿養(yǎng)！＇９?？鮮＊〇?＾??７從－ｊ?＼奶?Ｔ＊?ｊ－??６Ｗ?０?Ｉｄ?２０?３０?４０?５０?納?７０?ｇｏ?９０?１?說??拘?Ａ?把ｉＪｉｉｃ?Ｐｅｒｃｅｎｔ?Ｃｏｐｐ?巧?獻(xiàn)??圖２－ｌＦｅ－Ｃｕ二組元相圖腳??一般認(rèn)為，團(tuán)簇為溶質(zhì)原子與基體沒有明顯界面的聚集體，析出相是指??具有一定晶體結(jié)構(gòu)，同時與基體材料有明顯界面的顆粒。研究者采用各種材??料分析方法對Ｆｅ－Ｃｕ系合金及含Ｃｕ合金鋼中的富Ｃｕ相析出過程進(jìn)行了系??統(tǒng)的研巧。其中最有代表性的研究結(jié)果由ＧｏｏｄｍａｎＰＷＷ得出，他采用電子探??針（ＦＩＭ－ＡＰ）觀察到從過飽和的鐵素體中首先析出亞穩(wěn)的且與基體共格的??ｂｃｃ結(jié)構(gòu)的原子團(tuán)簇

沿晶界、位錯Ｗ及兩相界面的短程擴(kuò)散所控制。同時，也發(fā)現(xiàn)富Ｃｕ相的尺??寸在２－２５ｎｍ，分別位于鐵素體晶粒內(nèi)的位錯或鐵素體板條晶界及貝氏體亞晶??界上，其分布狀態(tài)如圖２－４。??獻(xiàn)囑口??龜賴ｙ??圖２—４?ＨＳＬＡ鋼中晶內(nèi)，晶界，亞晶上的里＃保畢啵桑牐輳崳?－７－??

晶格常數(shù)為２．８８７６Ａ，兩種晶體結(jié)構(gòu)的錯配度５約為０．００６％，而純鐵的標(biāo)準(zhǔn)??晶格常數(shù)２．８６６５Ａ，標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)配比的ＮｉＡｌ相晶格常數(shù)為２．８８６４Ａ，實驗值與??標(biāo)準(zhǔn)值非常接近。其結(jié)構(gòu)，形貌與基體的取向關(guān)系如圖２＿５所示ＮｉＡｌ相的??高分辨照片和ＡＰＴ測試Ｈ維形貌照片，透射電鏡明場像為球形顆粒，球形析??出物是Ｂ２超點(diǎn)陣構(gòu)，ＡＰＴ重構(gòu)等溶面顯示為棒狀形貌。??；?㈱嚇ＡＩ??ＳｄＤＢＰＷｉｒ可１?…？…ｒ??＾?Ｉ??滋７為！??ｆ?■一—山?■?：；？－－ｓｊｓｚｊｓａｊｊｗ?去??１?雜?，．一??￥￥ｍｍ??圖２—５?Ｆｅ－１２．７Ａｌ－９Ｎｉ－１０．２Ｃｒ－ｌ．９Ｍｏ?ＮｉＡｌ超結(jié)構(gòu)相的高分辯明場像、??衍射斑點(diǎn)和Ｈ維結(jié)構(gòu)｜３９｜??ＺｈａｎｇＷＷ研究了含有Ｎｉ－ＡＭ：ｕ鋼經(jīng)５００°Ｃ時效ｌＯｈ后析出相的結(jié)構(gòu)信息，利??用原子斷層分析法（ＡＰＴ）和球差校正透射電鏡（Ｃｓ－ＴＥＭ）觀察表明富Ｃｕ??相和ＮｉＡｌ相同一區(qū)域位置處析出，延長時效時間后形成核殼結(jié)構(gòu)，富打１相為??核，ＮｉＡ脯為殼，形貌和結(jié)構(gòu)信息如圖２－６所示。??－８－??
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2863283