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304不鏽鋼在海水中的腐蝕磨損性能研究

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日期:2017-12-04 瀏覽:
  腐蝕介質中的金屬摩擦副無論其是否具有耐腐蝕特性,均承受著腐蝕與磨損的共同作用,並極可能導致其耐蝕性及耐磨性的加速惡化,了解金屬材料在特殊介質中的摩擦學行為變化及規律是近年來摩擦學研究的熱點。海水是自然界典型的腐蝕介質,研究海洋環境中材料的腐蝕與磨損之間的協同作用機理及規律對提升海洋裝備性能具有重要的意義。
 
  海水全浸區金屬材料的腐蝕磨損十分複雜,包含湍流腐蝕、衝刷腐蝕及滑動腐蝕磨損等。其中湍流腐蝕和衝刷腐蝕研究的比較多,相關機理十分明確,並且建立了相關理論模型。而滑動腐蝕磨損也是全浸區金屬材料的典型損失模式,如錨鏈鏈環間的磨損即為滑動腐蝕磨損,但是相關機理並不明確,研究全浸區金屬材料的腐蝕磨損對海水中金屬材料腐蝕磨損機製的探討以及耐腐蝕磨損材料的研發具有重要意義。
 
  本文采用同步電化學/銷盤摩擦磨損試驗研究了304不鏽鋼在人工海水中的腐蝕磨損行為。采用摩擦學、電化學及摩擦化學等分析方法,分析並討論了材料腐蝕與磨損間的交互作用程度及機理,通過與其它合金性能比較,探討了材料在海水中的腐蝕磨損共性與特性。本文借助電化學分析、表麵形貌、成分分析、定量計算和理論模擬等手段,綜合評定了各種實驗條件和因素對304不鏽鋼腐蝕磨損行為的影響,基於大量研究數據繪製了相應的腐蝕磨損圖,為304不鏽鋼的失效模式及損傷速率提供了預測依據。研究結果表明,滑動摩擦過程中介穩態304奧氏體不鏽鋼摩擦表麵因應力集中而誘發形成了馬氏體相和機械孿晶,他們均具有強化接觸表麵和提高耐磨性的作用。馬氏體相與奧氏體母相在磨痕內形成微觀腐蝕電偶並加速304不鏽鋼的活化溶解。力學因素會影響馬氏體的轉變量,在低載荷和低轉速下,摩擦時間越長,304不鏽鋼磨痕內的馬氏體含量越多,對金屬的腐蝕磨損行為影響也越大。海水pH同樣影響304不鏽鋼的腐蝕磨損行為,在高pH環境中,海水表現出好的潤滑性和低的腐蝕性,因此304不鏽鋼在高pH海水中呈現低的腐蝕磨損速率。304不鏽鋼的腐蝕磨損行為還受鹵離子濃度的影響,高鹵離子濃度提高了海水潤滑性、降低了磨損速率,但同時卻增大了海水對金屬的腐蝕,尤其會增大304不鏽鋼的孔蝕敏感性。此外,304不鏽鋼的初始表麵粗糙度越大,磨合時間越長,磨粒磨損越嚴重。陽極外加電位會加速304不鏽鋼腐蝕,改變接觸表麵特性,提高其腐蝕磨損速率。對比304不鏽鋼與其它合金可以發現,三種不同穩定態的奧氏體不鏽鋼的腐蝕磨損行為相差不大。具有不同微觀結構的鋼鐵材料中,410馬氏體鋼的腐蝕磨損速率最低,其磨損機理主要為磨粒磨損和粘著磨損。有色金屬中銅合金在海水中的耐腐蝕磨損性最好,並且優於其它鋼鐵材料。
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