稀土元素Ce对2Cr13不锈钢耐蚀性与抗菌性的影响

论文摘要

2Cr13不锈钢作为一种综合性能良好的马氏体不锈钢，在许多领域都得到广泛的应用，如用做海洋环境的泵，蒸汽装备的轴和拉杆，医用器械以及家庭餐具等。因此为了满足各种功能的要求，在钢中添加其他的合金元素来改善其综合性能成为一种重要的方法。由于稀土在不锈钢中可以起到净化钢材、夹杂物变性、微合金化、改善铸态组织等作用，而且属低毒性物质，具有较好的抗菌性能，因此稀土在不锈钢中的应用越来越广泛。本研究以添加用途比较广泛的稀土元素Ce的2Cr13不锈钢为研究对象，在冶炼时采用Fe-Ce中间合金代替纯Ce的方法以获得较满意的收得率，然后对其进行淬火加高温回火的热处理。通过研究稀土元素Ce对2Cr13不锈钢的显微组织、力学性能、耐腐蚀性和抗菌性的影响，分析稀土元素Ce在2Cr13不锈钢中的作用机理。通过对实验结果进行分析得出：添加Fe-Ce中间合金的方法可使2Cr13不锈钢中稀土Ce的收得率达35%以上。稀土Ce的加入能影响Fe-Fe3C相图中各相区的位置；稀土Ce可以有效减少基体中碳化物的偏聚、析出；稀土Ce主要以化合物的形式存在于基体中。当含Ce量超过0.28%时，2Cr13不锈钢的硬度和常温拉伸性能均降低。2Cr13Ce钢比2Cr13钢的耐蚀性好，但耐蚀性不随Ce含量的增加而增加；本实验中，Ce含量为0.28%时试样的耐蚀性最好。Ce能赋予2Cr13不锈钢抗菌性能，并且能持久抗菌，2Cr13不锈钢抗菌性能的好坏与Ce含量有关，当Ce含量达到0.28%时，2Cr13不锈钢可以获得优良的抗菌性能，若继续增加Ce含量到1.39%，对2Cr13不锈钢的抗菌性影响不大，但会对材料的组织、力学性能和耐蚀性等造成不利影响。在本实验范围内，为了使材料获得良好的综合性能，Ce在2Cr13不锈钢中的最佳含量为0.28%。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1 文献综述
• 1.1 马氏体不锈钢的概述
• 1.2 马氏体不锈钢的基本性能
• 1.3 马氏体不锈钢的化学组成及分类
• 1.3.1 马氏体不锈钢的化学组成
• 1.3.2 马氏体不锈钢的分类
• 1.4 Cr13 型马氏体不锈钢的平衡组织
• 1.5 Cr13 型马氏体不锈钢的热处理
• 1.5.1 软化处理
• 1.5.2 调质处理
• 1.5.3 淬火、低温回火
• 1.6 热处理温度对马氏体不锈钢硬度、韧性及腐蚀速率的影响
• 1.7 抗菌不锈钢的概述
• 1.7.1 抗菌不锈钢的历史背景及发展状况
• 1.7.2 抗菌不锈钢材料的种类
• 1.7.3 抗菌不锈钢的制造特点
• 1.7.4 抗菌不锈钢的特性
• 1.7.5 几种常用抗菌不锈钢的制备方法
• 1.8 稀土元素在钢中的应用
• 1.8.1 稀土元素对钢组织和性能的影响
• 1.8.2 稀土元素铈在钢中的应用
• 1.9 不锈钢耐腐蚀性的电化学研究方法
• 1.9.1 交流阻抗分析方法
• 1.9.2 极化曲线分析方法
• 1.10 不锈钢抗菌性的生物研究方法
• 1.11 课题的提出及研究的主要内容及意义
• 2 研究方案及实验过程
• 2.1 实验技术路线
• 2.2 实验过程
• 2.2.1 实验用钢的制备
• 2.2.2 实验用钢的主要成分检测
• 2.2.3 实验用钢的显微组织观察、析出相分析
• 2.2.4 实验用钢力学性能的分析
• 2.2.5 实验用钢耐蚀性能的电化学分析
• 2.2.6 实验用钢抗菌性能的分析
• 3 稀土元素 Ce 对 2Cr13 不锈钢显微组织及夹杂物的影响
• 3.1 稀土元素 Ce 对 2Cr13 不锈钢显微组织的影响
• 3.2 稀土元素 Ce 对 2Cr13 不锈钢析出相的影响
• 3.3 稀土元素 Ce 对 2Cr13 不锈钢组织影响的机理分析
• 3.4 本章小结
• 4 稀土元素 Ce 对 2Cr13 不锈钢力学性能的影响
• 4.1 稀土元素 Ce 对 2Cr13 不锈钢显微硬度的影响
• 4.2 稀土元素 Ce 对 2Cr13 不锈钢拉伸性能的影响
• 4.3 稀土元素 Ce 对 2Cr13 不锈钢的强韧化机理分析
• 4.4 本章小结
• 5 稀土元素 Ce 对 2Cr13 不锈钢耐腐蚀性的影响
• 5.1 稀土元素 Ce 对 2Cr13 不锈钢交流阻抗谱的影响
• 5.2 稀土元素 Ce 对 2Cr13 不锈钢极化曲线的影响
• 5.3 稀土元素 Ce 对 2Cr13 不锈钢耐蚀性影响的机理分析
• 5.4 本章小结
• 6 稀土元素 Ce 对 2Cr13 不锈钢抗菌性能的影响
• 6.1 2Cr13 不锈钢析出相的形貌及成分分析
• 6.2 抗大肠杆菌的生物实验结果分析
• 6.3 抗菌持久性的测试
• 6.4 稀土元素 Ce 对 2Cr13 不锈钢抗菌性影响的理论分析
• 6.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢