腐蝕裂縫尖端,裂紋表面和開裂進行區的化學過程仍未被人們所知。盡管有大量的實驗嚴格定義了裂縫尖端溶液的化學成分和電化學條件,但是對于腐蝕開裂機理仍然有很大的研究空間,包括缺乏對于裂縫尖端的鈍化膜層機理的理解,對于應變引起裸露金屬的研究以及鈍化膜層一旦破裂暴露的溶解速率的計算。以下圖為例。
環境應力腐蝕開裂局部放大圖: 機械應力作用下試樣的生物應力開裂
內部絕緣起搏器電極線的金屬離子氧化。注意外部聚合物線圈變化
來源:由美敦力公司
另外,在很多合金體系中,仍然不能預測或者估計合金元素造成氫脆的原因。其中浮現出的大量氫脆模型只能簡單地預測材料行為,或用限定的實驗來校正損傷系數。這就又為我們提供了一個研究機會。至于應力腐蝕開裂中的熱溫度變化也不能被人們所預測。
因此,我們缺少大量的模型或者是基本知識來指導設計用于極端環境下使用的高性能工程合金。這類合金需要很好的斷裂韌性和緩慢的裂紋生長速率。最后,不同于水溶液中的反應已經被研究透徹記錄歸檔,高溫開裂反應活性效果仍然值得我們作進一步的研究。舉例來說,高溫腐蝕過程會優先在晶界處進行反應,然后將其他微觀結構特征作為開裂和失效的路徑。我們對于氧和其他元素在高溫裂縫生長中的作用具有很大的興趣,但是研究得很少。
在這方面,Woodford等人以鎳基合金為對象做了開創性的工作[1].他們研究比較了在裂縫尖端處鈍化性和膜層破損的問題,但是他們并沒有做很具體的研究工作,只是對比了已經完成的水溶液條件下的實驗條件。因此他們對于進一步的研究給予了一個清晰的領域,那就是可以把具有潛在性災難后果的裂縫,具有重要作用的應力,已經發表的相關科學文獻以及先進的模擬計算模型和試驗技術來研究高溫腐蝕開裂現象。
[1] D.A.Woodford,鎳基超合金的氣相脆化及其隨時間變化的開裂,能源材料1:59-79,2006
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標簽: 腐蝕 開裂

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