不锈钢表层对空化与电化学腐蚀交互作用的纳米力学响应

金属学报, 2013, 49(5): 614-620. doi: 10.3724/SP.J.1037.2012.00716

不锈钢表层对空化与电化学腐蚀交互作用的纳米力学响应

张茹 ^1, , 沈汉杰 ^2, , 张雅琴 ^3, , 李栋梁 ^4, , 李彦嘉 ^5, , 雍兴跃 ^6,

1.北京化工大学有机无机复合材料国家重点实验室,北京,100029

2.北京化工大学有机无机复合材料国家重点实验室,北京,100029

3.北京化工大学有机无机复合材料国家重点实验室,北京,100029

4.北京化工大学有机无机复合材料国家重点实验室,北京,100029

5.北京化工大学有机无机复合材料国家重点实验室,北京,100029

6.北京化工大学有机无机复合材料国家重点实验室,北京,100029

基金项目: National Natural Science Foundation of China(50871011) 国家自然科学基金资助项目50871011

关键词：奥氏体不锈钢 , 纳米压入技术 , 表层纳米力学性质 , 空化

SURFACE LAYER NANO-MECHANICAL RESPONSES TO INTERACTION BETWEEN CAVITATION AND ELECTROCHEMICAL CORROSION

Keywords： austenitic stainless steel , nano-indentation , surface layer nano mechanical property , cavitation

采用纳米压入测试技术,研究了阳极极化对空化作用下奥氏体不锈钢表层力学性能(纳米硬度Hnano和纳米弹性模量Enano)的影响,并结合失重法与腐蚀形貌分析,探讨了阳极极化对空泡腐蚀过程中协同效应机制的作用.同时,将表层平均纳米硬度与平均纳米弹性模量的比值定义为表层综合力学性能参数(H/E)nano.结果表明,在不同的阳极极化条件下,空泡腐蚀试样表层纳米硬度、弹性模量和表层综合纳米力学参数的演化规律存在很大差异.随着阳极极化电流增大,表层纳米硬度和表层综合纳米力学参数逐渐减小,表层纳米弹性模量逐渐增大.在空化作用下,当阳极极化处于钝化区时,其协同效应主要为空泡磨损起作用；当阳极极化处于钝化开始向过钝化状态转变时,其协同效应机制为腐蚀引起的磨损过程控制；一旦处于过钝化区,其协同效应则主要为磨损引起的腐蚀过程控制.奥氏体不锈钢表层纳米硬度是决定耐空泡腐蚀性能的关键因素.在空化与电化学腐蚀的交互作用过程中,随着电化学腐蚀增大,腐蚀引起的磨损失重量增大,即非Faraday失重增大,腐蚀表面也因此呈现坑、点、沟槽状的形貌特征.

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