改性纳米SiC粉体强化铸造304不锈钢力学性能和耐蚀性能的研究

论文摘要

本文是将飞速发展的纳米技术与传统的铁基合金材料相结合,在生产条件下采用冲入法将改性纳米SiC粉体加入到304不锈钢中,制备了不同含量的纳米SiC粉体的304不锈钢材料。对不同纳米SiC粉体含量的304不锈钢试样采用金相检验、布氏硬度检测、拉伸试验、冲击试验、化学浸泡试验和电化学分析等方法检测了不锈钢的晶粒组织、力学性能和耐腐蚀性能,并讨论了纳米SiC对不锈钢的组织、力学性能和耐腐蚀性能的作用机理。研究结果表明：经改性纳米SiC粉体强化处理后的不锈钢组织明显细化,力学性能、耐点蚀性能和耐晶间腐蚀性能均得到有效提高。当纳米SiC粉体含量为0.1%时,不锈钢的延伸率和断面收缩率分别提高了10.69%和12.30%,硬度、抗拉强度和韧性分别提高了6.33%、4.70%和19.97%；断口分析结果表明：经强韧化处理后,不锈钢的断裂方式为典型的韧性断裂;腐蚀试验结果表明：经改性纳米SiC粉体强化处理后的304不锈钢耐腐蚀性能得到有效提高,添加纳米SiC粉体的304不锈钢在强酸条件下表现出优越的抗晶间腐蚀性能。3.5%NaCl极化曲线和浸泡试验表明：添加纳米SiC粉体量为0.1%的304不锈钢的电极电位提高了68mV,自腐蚀电流减小0.122mA,腐蚀速率降低了90.12%,6%FeCl3极化曲线得出,当纳米粉体的含量为0.03%时,其钝化区大于未加纳米SiC粉体的304不锈钢试样(约为153.28mV),点蚀电位提高了139.82mV。点蚀坑形貌与能谱表明,纳米SiC粉体有效地阻碍了点蚀的发展和点蚀的继续长大过程,加入纳米SiC粉体的不锈钢的耐点蚀性能明显提高。能谱分析结果表明,经强化处理后,不锈钢的铬成分偏析减轻,有效改善了晶界等易发生点蚀和晶间腐蚀部位的贫铬现象。该纳米粉体强韧化技术水平先进,设备工艺简单,操作方便,附加值高,能有效提高不锈钢的综合性能,降低能源消耗,可在铸件的生产中广泛应用,并能实现绿色生产和可持续发展。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 绪论
• 一、不锈钢常见的腐蚀类型及其影响因素
• 二、点蚀的研究方法
• 三、晶间腐蚀常用的检测方法
• 四、奥氏体不锈钢
• 五、纳米SiC粉体
• 六、课题的背景、理论基础及研究意义
• 第一章 试验材料与方法
• 1.1 试验材料
• 1.2 试验方法
• 1.2.1 金相组织及断口分析
• 1.2.2 力学性能检测
• 1.2.3 腐蚀试验
• 1.2.4 腐蚀试验评定方法
• 本章小结
• 第二章 试验结果与分析
• 2.1 金相组织
• 2.2 力学性能检测
• 2.2.1 拉伸与冲击试验结果及分析
• 2.2.2 拉伸断口形貌分析
• 2.2.3 冲击断口形貌分析
• 2.2.4 冲击断口能谱分析
• 2.2.5 硬度检测结果及分析
• 2.3 晶间腐蚀试验
• 2.3.1 硝酸-氢氟酸试验结果与分析
• 2.3.2 硫酸-硫酸铜试验结果与分析
• 2.3.3 硫酸-硫酸铁与硝酸试验结果与分析
• 2.4 浸泡试验与分析
• 2.5 点腐蚀电化学试验与分析
• 2.5.1 点蚀电位
• 2.5.2 点蚀坑形貌与能谱分析
• 本章小结
• 第三章 讨论
• 3.1 孕育剂在金属中的应用
• 3.1.1 孕育剂概述及分类
• 3.1.2 纳米SiC粉体
• 3.2 SiC提高不锈钢耐蚀性的机理研究
• 3.2.1 SiC对点蚀性能影响
• 3.2.2 SiC对晶间腐蚀性能的影响
• 3.3 展望
• 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢