综述了热老化对核级铸造和焊接奥氏体不锈钢组织、结构和性能的影响、热老化动力学行为以及热老化脆性评估方法与寿命预测等方面的研究进展,分析了不锈钢的热老化脆性机制,指出了不锈钢热老化研究存在的问题及进一步的研究方向。

设计了1Cr-0.5Al-0.3Mo,5Cr-0.4Ni-0.3Cu和10Cr-0.3Ni 3种不同成分的实验钢,以20MnSi钢为对比钢种,采用周期浸润加速腐蚀实验、电化学测试方法,结合SEM和XRD等手段研究了实验钢种在模拟海洋大气环境中的腐蚀行为。结果表明：实验钢的腐蚀速率随Cr含量增加而降低,1Cr钢和5Cr钢锈层为双层结构,内锈层为富铬层与贫铬层交替带状结构,10Cr钢表面出现钝化现象;随着腐蚀时间延长,5Cr钢腐蚀率先增加后趋平稳,10Cr钢腐蚀率一直稳定在较低水平,20MnSi钢腐蚀率降低;Cr可提高基体自腐蚀电位和电荷传递电阻,同时增大锈层电阻。

根据万宁海洋大气试验站近3 a的大气环境数据,采用当量折算法,计算中性盐雾实验模拟万宁海洋大气环境所需的折算周期。以超深冲压冷轧板DC06和Q235钢为实验材料,研究二者在中性盐雾实验中的腐蚀行为,并通过灰色关联度法,定量研究中性盐雾加速实验和万宁海洋大气户外暴露实验的相关性。结果表明：DC06和Q235钢中性盐雾实验腐蚀动力学曲线拟合后均符合幂函数规律;DC06和Q235钢经计算周期 (528 ha^-1) 和常用周期 (480 ha^-1) 中性盐雾实验与万宁户外大气暴露实验的灰色关联度均大于0.6,符合室内外动力学一致性原则;DC06和Q235钢两种材料在折算周期 (528 ha^-1) 下的灰色关联度 (0.6761,0.7383) 大于常用周期 (0.6029,0.6050)。

在海洋和工业大气环境中对纯Al 8A06进行为期20 a的现场暴露实验,利用电子探针 (EMPA)、波谱仪 (WDS) 和电化学阻抗 (EIS) 对腐蚀产物的形貌、元素组成和极化电阻R_p进行了分析和测试。结果表明,在两种大气环境中纯Al 8A06的腐蚀产物均主要由Al,O和S组成,但其腐蚀速率在工业大气环境下的约为海洋大气环境的1.5倍。在0.6 mol/L Na₂SO₄溶液中,极化电阻R_p从大到小顺序为：海洋大气环境中暴露20 a的试样>工业大气环境中暴露20 a的试样>8A06基体,这说明在海洋大气环境中腐蚀产物对基体的保护作用比工业大气环境中更好。

系统的研究了AZ31镁合金搅拌摩擦焊焊接接头在NaCl溶液中的腐蚀行为。结果表明,AZ31镁合金搅拌摩擦焊焊缝的腐蚀电位和母材相近,而母材的腐蚀电流密度为0.45 mAcm^-2,焊缝的为1.63 mAcm^-2,后者是前者的近4倍。由于焊接接头的焊缝区受到晶粒尺寸及β相析出的影响,导致焊缝耐蚀性能比较差,腐蚀最先从焊缝区域产生。腐蚀初期母材的抗腐蚀能力比焊缝的抗腐蚀能力强,但当焊缝区域进入自保护状态时,母材腐蚀速率将大于焊缝区域。

采用电化学阻抗、丝束电极、SEM/EDS和XRD的分析方法,研究原油沉积水对Q235B碳钢腐蚀行为的影响。结果表明,碳钢在沉积水中浸泡21 d过程中,腐蚀速率逐渐降低,腐蚀形式以均匀腐蚀为主;而从21~35 d浸泡过程中,碳钢的腐蚀速率逐渐增大,且腐蚀程度加剧,腐蚀形态由均匀腐蚀为主转变为以点蚀为主的局部腐蚀,点蚀的大小和密集度增加。这是由于在起始阶段,碳钢表面沉积一层CaCO₃,有效地阻碍了腐蚀,而随着时间的延长,CaCO₃逐渐失去对碳钢基体的保护,从而加速局部腐蚀的发生。

采用恒电位极化、动电位极化、EIS和三维视频显微技术研究温度对304不锈钢在3.5% (质量分数) NaCl水溶液中点蚀行为和腐蚀形貌的影响。结果表明：随着温度由20 ℃升高至40 ℃,亚稳蚀孔萌生期变短,单位时间形核数目增多,平均峰值电流和平均峰值宽度增大,亚稳蚀孔数目增加导致稳态蚀孔出现几率增加。经0.15 V(vs SCE) 恒电位极化后,单个蚀孔的点蚀电流、蚀孔体积、蚀孔口径和孔深的增长速率均随温度的升高而增加;同一温度下蚀孔口径和孔深的增长速率随时间的延长略微减缓。蚀孔表面具有不完整的花边盖,盖板完整程度随温度升高而降低。

合成了4种具有不同亲水基的油酸基咪唑啉衍生物。使用接触角测试、原子力力曲线、动态失重实验和分子动力学模拟研究了它们在20#碳钢表面的亲水和疏水性以及在CO₂/H₂S共存环境中不同流速下对20#碳钢的缓蚀行为。结果表明：静态条件下,侧链含有两个胺基乙撑的咪唑啉的缓蚀效果最好,在缓蚀剂浓度为100 mg/L时,缓蚀率达86.8%;流速为5.5 m/s时,侧链含有3个胺基乙撑的咪唑啉的缓蚀效果最好,在缓蚀剂浓度为100 mg/L时,缓蚀率达73.6%;咪唑啉缓蚀剂的疏水性、粘附力和吸附能均随胺基乙撑数的增多而逐渐增强。

采用失重法并结合XRD,SEM和EDS等手段,研究了磁场对X80管线钢在沈阳草甸土中腐蚀行为的影响规律。结果表明：磁场的存在促进了X80管线钢在沈阳土壤中的腐蚀;与无磁场相比,外加磁场下X80钢电极表面腐蚀产物出现了疏松多孔型的FeO(OH),导致产物膜保护性减弱;随着磁场强度的增大,腐蚀产物中Fe₃O₄含量降低,FeO(OH) 含量增多,产物膜保护性逐渐减弱,X80钢腐蚀速率逐渐增加,但增大的幅度逐渐减小。磁场强度增大到一定程度会抑制完整产物膜的形成,当磁场达到20 mT时,X80钢年平均腐蚀速率达到73.799 μm/a,产物膜完整性差,出现了明显的裂纹,腐蚀现象最为严重,这是由于磁场能够使单个氧化物晶粒沿择优取向生长的缘故。

采用全浸实验、失重法和电化学阻抗谱研究了汽车冷轧低碳钢DC06和双相钢DP600在0.02 mol/L NaHSO₃溶液中的腐蚀行为与规律,用SEM观察腐蚀产物形貌,用EDS分析腐蚀产物组成。结果表明,随腐蚀时间的延长,DC06和DP600钢表面腐蚀产物不断增多,失重增大;腐蚀产物形貌以团状为主,呈现不均匀的凹凸形貌;腐蚀产物主要是Fe的氧化物和硫酸盐。电化学阻抗谱拟合结果显示,DC06和DP600钢的腐蚀速率都是先升高后降低,并逐渐趋于稳定。

采用动电位极化、电化学阻抗及Mott-Schottky技术研究了316L不锈钢在pH值分别为4,7和11的硼酸溶液中钝化膜的电化学行为,并对钝化膜成分进行了X射线光电子能谱分析。结果表明：316L不锈钢在酸性、中性和碱性硼酸溶液中均能形成稳定的钝化膜,且随pH值增加钝化电位区间减小,过钝电位显著下降。碱性硼酸溶液中316L不锈钢过钝电流显著增加。钝化膜完整性在中性硼酸溶液中最好,酸性溶液中最差。Mott-Schottky曲线结果表明,在酸性环境中随着电位的升高,钝化膜由n型向p型转变;在中性和碱性环境中,钝化膜半导体类型分别为n型和p型。这是由于随pH值增加,Cr的氢氧化物消失,钝化膜中Fe由FeO(OH) 转变为Fe₃O₄;在碱性环境下钝化膜中Cr₂O₃含量减少导致耐蚀性下降。

通过空冷、水冷和炉冷3种热处理方法得到不同显微组织的X70钢。采用SEM和EDS分析了不同显微组织X70钢在含有硫酸盐还原菌 (SRB) 的3.5% (质量分数) NaCl溶液中的腐蚀形貌和腐蚀产物成分。采用动电位极化和电化学阻抗谱技术研究不同显微组织X70钢的电化学行为。结果表明,X70钢的原始组织为铁素体+珠光体;空冷组织为粒状珠光体分布在铁素体晶界上;炉冷组织由片状珠光体和先共析铁素体组成;水冷组织主要由板条状马氏体和少量块状铁素体组成。各热处理条件下试样在有菌介质中浸泡初期表面覆盖一层致密的生物膜,对电极起到了保护作用。水冷和空冷试样表面生物膜在浸泡第8和10 d后破裂,而炉冷和原始试样表面的生物膜完整性则较好;在有SRB的3.5%NaCl溶液中X70钢炉冷试样的耐蚀性最好,水冷试样的耐蚀性最差。

采用串联不同阻值电阻和3种不同的湿态绝缘材料进行了模拟异种金属电绝缘连接构件的电偶腐蚀实验,研究了湿态电绝缘状态对船体钢-白铜电偶腐蚀的影响。结果表明：绝缘材料在湿态下可成为电子导电的材料,湿态绝缘材料的电阻既包括离子导电引起的离子电阻R_i,还包括电子导电引起的电子电阻R_e。湿态电绝缘下的白铜-船体钢电偶对中船体钢的腐蚀行为主要与湿绝缘材料的R_e有关。当R_e小于1 kΩ时,串联电阻时的电偶电流可高于直接短接时的电偶电流,船体钢的腐蚀速率可高于直接短接时的;当R_e大于1 kΩ时,R_e越大,电偶电流越小,船体钢的腐蚀速率越低。湿态绝缘材料R_e的形成与绝缘材料的材质有关,选择合适的电绝缘材料是防止白铜-船体钢电偶腐蚀的关键。

采用高压下的静态挂片实验、腐蚀电位测定和电化学阻抗谱测定研究了静水压力及其交替变化对高强度船体结构钢10CrNi3MoV在3.5% (质量分数) NaCl 溶液中腐蚀行为的影响。结果表明：随着静水压力增大,溶液中溶解氧浓度降低,腐蚀产物中Fe₂O₃减少,腐蚀电位变负,从而使10CrNi3MoV钢的腐蚀速率明显减小。在交变静水压力条件下,由于压力交变引起了腐蚀产物与金属间的相互作用及锈层结构的变化而促进了金属的腐蚀,且静水压力越大对腐蚀的促进作用越大。在4 MPa至常压静水压力交变下,10CrNi3MoV钢的腐蚀速率约为常压时的3.5倍。

在高黏度的丙烯酸树脂中加入镍粉、消泡剂及其它助剂制备出具有导电功能的防腐涂料并涂覆在作为船舶材料的20#碳钢上。通过测试涂层的表面接触电阻来表征涂层的导电性,研究发现镍粉含量越高,涂层的导电性越好。用电化学阻抗谱研究了不同镍粉含量的导电涂层在模拟海水中的耐蚀性,并用扫描电镜 (SEM) 观察了浸泡90 d后涂层的表面形貌。结果表明,随浸泡时间的延长,镍粉的含量越高,涂层的容抗弧、阻抗、相位角、|Z |_0.05越小;且下降的越快;从Tafel极化曲线可知,镍粉含量越高,涂层的腐蚀电流越大;从涂层表面的SEM像可知,镍粉含量越高,涂层表面腐蚀越严重。在所研究的体系中,镍粉的含量约在20% (质量分数) 时,具有较好的导电性能和耐蚀性能。