近年來，隨著經(jīng)濟(jì)和社會的發(fā)展，石油、核電和造船工業(yè)需要具有優(yōu)異耐腐蝕性的獨(dú)特金屬材料。然而，高腐蝕電阻合金，如鈦合金，鎳合金，不銹鋼等介紹各種昂貴的合金元素。它會增加制造和回收成本，限制了其在高端裝備和民用領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。因此材料的優(yōu)化設(shè)計理念致力于追求低成本和高性能。低合金鋼表面覆蓋著不銹鋼鋼板，即不銹鋼復(fù)合板。它不僅展示了碳鋼基體的屈服強(qiáng)度較高，而且表現(xiàn)優(yōu)異不銹鋼包層耐腐蝕性能。在如茫茫大海的眾多制造方法中，真空熱軋是最經(jīng)濟(jì)的大型不銹鋼復(fù)合板工業(yè)化生產(chǎn)方法。

河北工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院天津市材料層狀復(fù)合與界面控制技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗室殷福星教授團(tuán)隊的相關(guān)研究成果以題“The evolution behavior and constitution characteristics of interfacial oxides in the hot-rolled stainless steel clad plate”發(fā)表在Corrosion Science 上。

對界面氧化物的演化過程及形成機(jī)理不同真空度的熱軋不銹鋼復(fù)合板進(jìn)行了系統(tǒng)的調(diào)查。揭示了數(shù)字，類型，界面氧化物的尺寸和分布隨著真空的變化而變化度，具體結(jié)論如下：

(1)隨著真空度的增大，細(xì)小、稀疏、點(diǎn)狀或棒狀的納米氧化物將取代粗塊狀的納米氧化物界面氧化物，Cr元素被Mn和Si元素取代，由于低氧分壓，導(dǎo)致Mn2SiO4的析出。

(2)在低真空度下，許多粗糙的Cr2O3和MnCr2O4復(fù)合材料的氧化物被非晶態(tài)SiO2薄膜包被，形成類似“梅”的粗糙松散的結(jié)節(jié)狀結(jié)構(gòu)布丁模型”。它會破壞熱軋制不銹鋼復(fù)合板的界面結(jié)合。

(3)在10−2 Pa的高真空度下，出現(xiàn)了許多納米級的點(diǎn)狀或棒狀無定形Mn2SiO4氧化物均勻分散在熱軋覆層界面處，這強(qiáng)化和加固了實(shí)際界面。

鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0010938X22007843

圖 1

圖1所示，制作工藝示意圖。(a, b)鋼坯裝配順序;(c)機(jī)械泵和擴(kuò)散泵;(d)熱軋機(jī);(e)不銹鋼

鋼板。

圖 2

圖2所示，不同真空度不銹鋼復(fù)合板(不銹鋼:SS;碳鋼:CS)。

圖 3

圖3，不同真空度熱軋覆層界面的EPMA圖。

圖 4

圖4，不同真空度(a-d) 105 Pa時，包層界面氧化物的(a, e, i) TEM顯微組織和(b-d, f-h, j-l)相應(yīng)的SAED圖像。

圖 5

不同真空度下復(fù)合界面氧化物的TEM微觀結(jié)構(gòu)和EDS掃描曲線。

圖 6

圖6所示。在10 Pa真空度下，研究了復(fù)合界面氧化物的TEM微觀結(jié)構(gòu)。

圖 7

圖7所示，溫度和反應(yīng)吉布斯能之間的關(guān)系。

圖 8

圖8所示。不同真空度熱軋不銹鋼復(fù)合板界面氧化物演化機(jī)理示意圖。

圖 9

圖9所示。不銹鋼復(fù)合板在不同真空度下的正態(tài)拉伸剪切斷裂特征及相應(yīng)的EPMA映射。

圖 10

圖10所示，不銹鋼復(fù)合板在不同真空度下的正態(tài)拉伸剪切斷裂特征及相應(yīng)的EPMA映射。

圖 11

圖11所示。不同真空度下界面剪切破碎帶變化示意圖。