对此,科研人员探索了很多方法以减轻夹杂物的危害,如深脱氧、深脱硫和改性处理等。然而,这些方法的效果有限,夹杂物或周围基体仍会发生腐蚀。因此,如何有效防止夹杂物引起的腐蚀失效,成为了钢铁材料腐蚀防护领域迫在眉睫的挑战。
本研究打破了传统“依靠洁净度控制和改性处理减轻夹杂物危害”的思维局限,创新提出“利用耐蚀铌铠甲(Z相)包裹有害夹杂物以显著提高双相不锈钢耐蚀性”的策略。该策略巧妙运用了微合金化和异质形核原理,实现了两个关键目标控制:
一是含铌Z相有效包裹夹杂物。首先,从常用微合金元素(Ti、V和Nb)中筛选出Nb作为理想元素;其次,利用简单常规的制备路线促使含铌Z相在夹杂物周围异质形核,形成“夹杂物@Z相”核壳结构,将夹杂物包裹起来,使其与腐蚀性环境隔绝。
S32205双相不锈钢中含铌Z相包裹夹杂物(“夹杂物@Z相”核壳结构)表征
二是Z相和其周围基体具有良好的耐蚀性。首先,保证了Z相本身具有高耐蚀性(~52%Nb-27%Cr-7%Mo-9%N);其次,保证了Z相周围基体未发生严重贫化,依然具有良好的耐蚀性;同时,Z相与基体间电势差小且能协调变形,避免发生电偶腐蚀和微缝隙腐蚀。含铌与无铌S32205双相不锈钢在72℃两倍浓度海水(a-c)和50℃ 6%FeCl3溶液(d-g)中耐腐蚀性能对比
本研究独辟蹊径,巧妙施策,利用耐蚀“铌铠甲”(Z相)包裹有害夹杂物,攻克了“夹杂物引起腐蚀失效”这一久攻不克的顽疾,在系列双相不锈钢(S32101、S32304、S32205、S32507、S32707)和工业化生产中具有很强的普适性。该研究为不锈钢材料腐蚀防护提供了新思路,对保障高端装备长寿命和安全稳定运行具有重要意义。
含铌Z相包裹夹杂物改善耐蚀性策略的普适性验证(b-d腐蚀环境:72℃两倍浓度海水)
本研究工作得到了国家自然科学基金、辽宁省中央引导地方科技发展专项、中央高校基本科研业务费、中国博士后科学基金等项目资助以及中信金属和太钢的经费支持,还得到了东北大学分析测试中心在组织表征方面提供的帮助。来源:东大冶金