AISI316L奥氏体不锈钢在摸拟人体组织液中腐蚀疲劳裂纹萌生的初步研究

AISI316L奥氏体不锈钢是较常用的金属植入材料之一.但在临床应用中,由它制成的植入物特别是全髋关节,常因腐蚀疲劳破断而失效.本文对316L不锈钢在Hank’s溶液中的腐蚀疲劳裂纹萌生机理进行了初步研究.结果发现,在Hank’s溶液中,自然钝化的316L不锈钢在稳定钝化态下,裂纹的萌生是由交变应力引起的微观塑性变形和Hank’s溶液交互作用的结果;在有点蚀产生的非钝化态下,裂纹的萌生是点蚀和腐蚀疲劳相叠加的结果.316L不锈钢经离子氮化表面处理后,提高了在Hank’s溶液中的抗点蚀能力,但在外加腐蚀电位的苛刻条件下,困氮化层发生晶间腐蚀和脱落而加速了裂纹的萌生     

尿素级316L不锈钢的非敏化晶间腐蚀与电位的关系

用恒电位浸蚀方法在高压金属素介质中研究了供货态316L不锈钢的非敏化晶间腐蚀与电位区段的关系,并在常温硫酸介质中研究了316L不锈纲非敏化晶间腐蚀的发展过程及其与电位值的关系。     

镁基氯化物熔盐对奥氏体不锈钢的腐蚀性分析

为了解镁基三元氯化物熔盐Na Cl-Ca Cl2-Mg Cl2在储热过程中对奥氏体不锈钢的腐蚀性,采用质量损失法研究了5种不锈钢(201、304、310S、316L和321型)在该熔盐中的短期腐蚀行为.对抗腐蚀性较好的316L不锈钢进行了长期腐蚀性研究,采用XRD和SEM分析了腐蚀层的物相和形貌随腐蚀时间的变化.结果表明:金属在无盖坩埚中比在加盖坩埚中的浸没腐蚀质量损失更大;其中含Mo的316L不锈钢在加盖坩埚中于500、600和700℃对熔盐均表现出了较好的耐腐蚀性,316L不锈钢在600℃下的腐蚀速率为0.347 mm/y;腐蚀5 d后316L不锈钢表面仍呈现金属基底的衍射峰,但10 d后表面出现Mg O的衍射峰;腐蚀5 d后316L不锈钢表面呈多孔状态,10 d后前期腐蚀形成的孔洞逐渐被Mg Cl2高温水解生成的Mg O填充.     

不锈钢基底上TiO2薄膜的制备和结构分析

为了在不锈钢表面形成良好膜基结合强度且成分结构可控的TiO2薄膜,首先利用双层辉光离子渗镀技术在不锈钢表面形成渗Ti层,渗金属温度为950℃,然后将渗钛试样置于真空管式炉在200～750 ℃温度范围内进行热氧化从而形成不同结构的TiO2薄膜.重点就氧化温度对所形成TiO2薄膜的组织成分和相结构的影响进行了研究.结果表明:不同温度下不锈钢表面均形成了致密、均匀的钛氧化物薄膜,且Ti、O元素在不锈钢基底上形成了扩散层,随着温度升高,扩散层厚度增大.XRD分析结果表明:在温度低于300℃时,生成相为TiO和锐钛矿TiO2的混晶;在300～600 ℃的温度范围,为单一锐钛矿TiO2结构;在650℃以上时,晶型转变为金红石结构.     

316L不锈钢钝化膜的耐腐蚀性和血液相容性

为了改善血管支架材料316L不锈钢的耐腐蚀性和血液相容性,分别采用混合酸(2%HF+10%HNO3,体积分数)钝化和高温热处理钝化方法对机械抛光的316L不锈钢进行原位表面改性,通过X射线衍射仪(XRD)、原子力显微镜(AFM)和带能谱仪的扫描电子显微镜(SEM-EDS)分析改性前后316L不锈钢的表面成分和形貌,通过电化学性能测试和接触角测试来分析改性前后316L不锈钢的耐腐蚀性和润湿性.结果表明:混合酸钝化的316L不锈钢表面主要是Cr-O氧化膜,高温热处理钝化的316L不锈钢表面为Fe2O3与Cr-O混合物氧化膜,均起到了改善316L不锈钢在模拟人体体液环境中的耐腐蚀性的作用;2种方法改性后的316L不锈钢表面均呈亲水性,且使得316L不锈钢表面能的极化分量增加,材料与血液间界面张力减小,均可作为生物医用材料使用,并能够改善316L不锈钢的耐腐蚀性和血液相容性.     

残余应力对表面纳米化316L不锈钢疲劳性能影响

超声喷丸处理工艺在316L不锈钢表面制备出了纳米表面晶层,对表面纳米化后和未表面纳米化的316L不锈钢试样进行拉拉低周疲劳试验,然后对试件进行表面残余应力进行测试,并对表面纳米化后材料疲劳性能的影响机理进行了初步分析探讨.研究结果表明,超声喷丸表面纳米化处理可以有效使材料在表面产生残余压应力,并使得表面晶粒细化,从而有效抑制疲劳裂缝萌生,提高材料疲劳寿命.     

纳米Al_2O_3颗粒增强Ni基复合镀渗合金层的腐蚀磨损性能研究

本文通过电刷镀加双层辉光复合镀渗工艺在316L不锈钢表面制备了纳米颗粒增强Ni基合金层,研究了添加纳米Al2O3颗粒对Ni基合金层的微观组织、耐蚀、耐腐蚀磨损性能的影响.利用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）对复合镀渗层的微观组织进行观察,采用极化曲线、电化学阻抗谱（EIS）和腐蚀磨损试验研究复合镀渗层的耐蚀性和耐腐蚀磨损性能.对纳米Al2O3颗粒增强的复合镀渗层的微观组织分析结果表明：在共渗工艺（1000℃）条件下,复合镀渗层中纳米Al2O3颗粒部分溶解于基体中,并析出生成Ni3Al（γ’相）,生成的γ’相与基体具有明确的晶体学取向关系,即（111）γ-Ni//（111）γ’-Ni3Al.在不同旋转速度条件下的极化曲线结果表明：在3.5wt.%NaCl＋10wt.%石英砂的料浆中,在所有旋转速度条件下,颗粒增强复合镀渗层和Ni基合金渗层的耐蚀性能都明显优于316L不锈钢.在低旋转速度条件下（小于2.51m/s）时,纳米Al2O3的加入略微降低了Ni基合金渗层的耐蚀性能 而在高旋转速度条件下（2.98m/s和3.45m/s）,纳米Al2O3的加入则提高了Ni基合金渗层的耐蚀性能.静态浸泡20h以及两种腐蚀介质条件下（单相流（3.5wt.%NaCl）和双相流（3.5wt.%NaCl＋10wt.%）,旋转速度为3.45m/s）冲蚀20h后的电化学阻抗试验结果表明：在静态浸泡20h和单相流冲蚀20h后,颗粒增强复合镀渗层的容抗弧幅值小于Ni基合金渗层,而在双相流中冲蚀20h后,颗粒增强复合镀渗层的容抗弧幅值大于Ni基合金渗层,但两种合金均高于316L不锈钢.     

低能重位点阵晶界对316L奥氏体不锈钢晶间腐蚀敏感性的影响

运用金相显微镜和电子背散射衍射(electron back-scattered diffraction,EBSD)技术,研究316L奥氏体不锈钢的晶界特征,探讨低能重位点阵晶界对316L奥氏体不锈钢晶间腐蚀敏感性的影响.结果表明:随着低能重位点阵晶界比例的提高,316L奥氏体不锈钢的抗晶间腐蚀性能提高.与母材相比,扩散连接接头含有更高比例的低能重位点阵晶界,即其抗晶间腐蚀性能明显优于母材.另一方面,扩散连接接头的晶粒尺寸远大于母材,晶界处络合物的形成需要更长的时间,因此导致其抗晶间腐蚀能力提高.     

316L不锈钢表面改性技术研究进展与展望

316L不锈钢是一种非常典型的奥氏体不锈钢,被广泛地用于石油、化工、电力、交通、航空、航海、能源开发以及轻工、医药等领域,它的耐磨性、耐腐蚀性、疲劳强度和亲水性等表面特性影响了不锈钢的使用。本文列举了传统不锈钢表面改性的常用方法,综述了现今316L不锈钢表面改性的各种途径及研究成果,并且展望了316L不锈钢表面改性的研究趋势。     

Sigma相对316不锈钢在熔融镁合金保护气中腐蚀行为的影响

选取了AISI316型奥氏体不锈钢在650-800℃范围内服役时间长达120 000h的管材,通过金相法和EDS分析证明了基材中含有Sigma相。主要研究了不锈钢中的Sigma析出相对AISI316型奥氏体不锈钢在熔融镁合金保护气(SF6)中腐蚀行为的影响。实验结果表明,含有Sig-ma相的316不锈钢实验到200h就发生了严重的晶间腐蚀。腐蚀产物中,首先形成Cr2O3然后连着CrxO3或CrxO4层,最表层是疏松的Fe3O4层与片状结构的Fe3O4和C混合层连接。     

316L不锈钢应力腐蚀研究进展

316L不锈钢具备良好的力学性能、焊接性能、耐蚀性能，被广泛应用于化工管道、船舶及核电等领域。因其应用环境复杂，316L不锈钢在特定介质环境和拉应力的协同作用下，易发生应力腐蚀开裂，导致严重事故。概述了316L不锈钢应力腐蚀裂纹萌生及扩展的规律，总结了其应力腐蚀的阳极溶解和氢致开裂两种微观主导机制的特点。在此基础上，针对介质环境、材料、表面应力状态3个影响因素，综述了近年来通过调节介质环境的pH、溶液浓度、引入压应力、优化微观结构及涂层工艺等方面，改善316L不锈钢应力腐蚀性能的研究进展。最后，基于316L不锈钢面临的应力腐蚀问题，从应力腐蚀机制和防护措施两方面展望了316L不锈钢应力腐蚀的研究热点和方向。     

液固流动相中不锈钢耐颗粒冲刷腐蚀性能研究

采用自制的旋转冲刷腐蚀失重装置，研究了湿法磷酸中固体颗粒的性质，如固含量，粒径等环境参数对不锈钢316L和904L冲刷腐蚀速率的影响，并在扫描电镜下观察了不锈钢腐蚀的形貌，试验结果表明，CaSO4结晶颗粒固含量质量分数由10％增加到50％时，冲刷腐蚀速率有所增大，316L不锈钢主要以腐蚀为主，且表现为晶间腐蚀，当浆体中含有SiO2固体颗粒时，液相腐蚀性得到降低，虽然不锈钢904L耐液相腐蚀性能优良，但耐冲刷（磨损）性能较差，尤其当SiO2粒径增大时，冲刷腐蚀速率明显增大。     

316L-20G双金属复合管焊缝组织元素扩散分析

通过对20G钢内衬316L金属复合管的焊缝区、316L基体以及20G钢进行EDS元素扫描,再采用扫描电镜对316L焊缝区、20G钢焊缝区进行线扫描分析,对焊缝组织主要合金元素的扩散进行了研究。结果表明：焊缝过渡层中合金元素被碳钢稀释,碳原子向316L和焊缝扩散,同时316L和焊丝中的合金元素Cr、Ni也向碳钢中渗透,但过渡层起到了良好的隔离作用,致使316L不锈钢金属中合金元素含量没有明显降低,保持了316L母材耐腐蚀性能。     

醋酸介质中T-403塔不锈钢填料腐蚀机理研究

某化工厂PTA装置氧化单元系统中铁离子含量增高，已影响到氧化反应效果，严重威胁稳定生产，分析认为铁离子主要来自T-403溶剂回收塔316L不锈钢填料的腐蚀．利用扫描电镜、电子探针、金相显微镜等现代物理和化学分析检测手段，观察了从T-403塔取出填料的微观形貌，测试分析了所用填料的主要化学成分及元素分布，对比了未使用和已腐蚀填料的金相显微结构、力学性能变化，研究分析了不锈钢填料的腐蚀机理．实验结果表明：不锈钢填料发生了严重的局部腐蚀，腐蚀形态为晶间腐蚀和小孔腐蚀．填料发生腐蚀后，强度和硬度明显降低．测试分析结果证明，贫铬导致晶间腐蚀，Br以及不锈钢钝化膜局部破损造成蚀孔．原填料质量存在问题，不锈钢填料的含碳量未达到超低碳316L不锈钢的标准．     

钝化预处理对316L不锈钢在漂液中电化学腐蚀性能的影响

采用电化学测试、SEM分析等方法,研究了316 L不锈钢在质量分数为30%的浓硝酸溶液及98%硫酸+20 g/L硝酸钾混合液两种钝化剂预处理后的特性,以及在ClO2漂液中的电化学抗腐蚀性能。结果表明,316 L不锈钢在25℃、30%硝酸介质中处理30 min时抗点蚀能力ΔE可达到773 mV,钝化效果较好。EIS图谱表明:316 L不锈钢在ClO2漂液中具有双容抗弧特征,钝化处理容抗弧半径较未钝化的增大,处理后的316 L不锈钢在60℃出现了Warburg阻抗;钝化膜的外层电阻和内层电阻均比未钝化的大。经钝化处理后的316 L不锈钢在ClO2漂液中的受腐蚀速率较未钝化的降低近一半,与钛材相比耐蚀性较差,但能在一定条件下起到减缓腐蚀的作用。     

镁合金在大气环境中的电偶腐蚀

研究了AZ91D,AM50,AM60三种镁合金分别与Q235碳钢、316L不锈钢、H62黄铜、LY12铝合金4种材料组成电偶对在青岛和武汉大气暴晒实验场进行周期分别为3,6,15,20,27个月的大气腐蚀行为及规律. 结果表明,镁合金作为电偶对的阳极其腐蚀速率在与实验所用材料偶接后显著提升. 其中,与Q235碳钢、316L不锈钢偶接后大气电偶腐蚀效应最大,而与LY12铝合金偶接后大气电偶腐蚀效应最小. 青岛站镁合金试样的大气电偶腐蚀效应要明显高于武汉站的试样. 不同镁合金的大气电偶腐蚀效应γ之间存在的基本关系为AZ91D最大,AM50最小.     

锌液流速对Fe-B合金耐锌液冲蚀性能的影响简

采用圆盘旋转技术,研究了锌液流速对Fe-B合金耐锌液冲蚀性能和冲蚀界面形貌的影响。在锌液温度和冲蚀角度一定时,随锌液冲蚀速度的增加,与316L不锈钢相比,Fe-3．5B （质量分数,％）合金的冲刷腐蚀率呈现较为缓慢的线性增加趋势,表现出低的锌液冲蚀率。在较低的锌液冲蚀速度下,Fe-B合金的冲蚀率仅为316L不锈钢的1/3,传质过程主要通过锌液在Fe2 B网状间隙中的物理流动而进行;而在较高的锌液冲蚀速度下,Fe-B合金的冲蚀率远低于不锈钢,表现出更优异的抗锌液冲蚀性能,此时的传质方式主要是铁、锌原子在界面前沿直接的扩散反应。界面形貌分析表明,Fe-B合金良好的抗锌液冲蚀性能得益于冲蚀初期基体快速腐蚀所产生的界面前沿裸露、密集Fe2 B抗蚀骨架对流动锌液良好的隔离、阻挡效应。     

Damage mechanism at different transpassive potentials of solution-annealed316 and 3161 stainless steels

Electrochemical impedance spectroscopy(EIS),anodic polarization and scanning electron microscopy techniques were used to investigate the damage mechanism in the transpassive potential region of AISI 316 and AISI 316 L solution-annealed stainless steels(SS)with different degrees of sensitization.Depending on the DC potential applied during EIS tests,the AC responses in the transpassive region included three different regions:the first one associated with anodic dissolution of the passive layer,the second one contributed to the dissolution at the area near grain boundaries,and the last one attributed to pitting corrosion.In addition,the fitting results to experimental data showed that as the DC bias during the EIS test increases the charge transfer resistance(R_(ct)) decreases.Moreover,the R_(ct) values decreased as the sensitization temperature increases but the AISI 316 L SS samples exhibited a higher resistance to intergranular corrosion than 316 SS samples.