杜晓洁
- 作品数：10 被引量：30H指数：4
- 供职机构：安徽工业大学材料工程与科学学院更多>>
- 发文基金：山西省科技重大专项国家自然科学基金更多>>
- 相关领域：金属学及工艺一般工业技术更多>>
- 高耐蚀Fe-Cr-Ni系中熵合金在H_(2)SO_(4)溶液中的腐蚀行为被引量：4
- 2023年
- 开发了一种低成本Fe-Cr-Ni系中熵合金,通过与316L不锈钢进行对比研究了该中熵合金在0.1 mol·L^(-1) H_(2)SO_(4)溶液中的耐腐蚀性能,分析了其表面钝化膜的保护能力。结果表明:与316L不锈钢相比,试验合金的自腐蚀电位更高,自腐蚀电流密度更小,说明其腐蚀抗力更强,腐蚀速率更慢,耐腐蚀性能更好;试验合金表面钝化膜中的铬、镍元素含量更高,铁、锰元素含量更低,电荷转移电阻为316L不锈钢的8.1倍,说明合金表面形成了更具保护力的钝化膜;试验合金具有稳定的单相面心立方固溶体组织,元素偏析程度较低,使得合金钝化能力提高、腐蚀敏感性降低,从而保证了钝化膜的稳定性和保护能力。
- 丁骁杜晓洁马新元徐震霖张威何宜柱
- 关键词：电化学腐蚀钝化膜
- 超高强船体钢EH890在不同pH海洋环境中的耐蚀性研究被引量：3
- 2022年
- 为研究超高强船体钢EH890在不同酸碱度海洋环境中的耐蚀性,分别在pH3,pH7,pH11的3.5%NaCl溶液中进行了电化学腐蚀实验,用场发射扫描电镜分析了在不同溶液中浸泡24 h后腐蚀形貌,并结合X射线光电子能谱研究了腐蚀产物组成,对比分析了EH890钢在不同pH海洋环境中的腐蚀行为。结果表明,在pH3的3.5%NaCl溶液中,EH890的腐蚀电流密度最大为3.316×10^(-5)A·cm^(-2),腐蚀速率最快。而在pH7和pH11溶液中的腐蚀电流密度降低了98%,腐蚀速率减小,并呈现出与在pH 3溶液不同的腐蚀机理。pH的升高一方面使阴极反应物从主要为氢离子变为氢离子和溶解氧共同反应最终至主要为溶解氧,导致腐蚀电流密度减小,腐蚀速率减慢;另一方面导致电化学反应发生变化,试样表面腐蚀产物由FeCl_(2),FeCl_(3)和Fe_(2)O_(3)向Fe_(3)O_(4),Fe_(2)O_(3)和FeOOH转变,提高了对基体的保护能力。
- 周生璇车马俊马新元杜晓洁杜晓洁
- 关键词：船体结构钢PH海洋环境锈层
- 选区激光熔化成形Fe-Mn-Cr-Ni中熵合金的微裂纹形成机理及成形质量调控
- 2023年
- 研究了Fe-Mn-Cr-Ni中熵合金在选区激光熔化(SLM)制备中的微裂纹形成机理,并通过优化单道、块体成形试验中激光功率(P)和扫描速度(v),以激光能量密度为评估参数,调控微裂纹形成从而提升成形质量。结果表明:微裂纹可分为微孔聚集性裂纹和热裂纹两类,其中微孔聚集性裂纹与孔隙引发的应力集中有关,热裂纹是由于Mn元素偏析及热应力所引起的。通过减少孔隙形成和控制能量输入可抑制微裂纹形成。随着线能量密度(E_(L))的增加,单道表面形貌先变优后变差,熔池尺寸逐渐增大,熔池模式由传导向过渡再向匙孔模式转变。当E_(L)为0.29~0.40 J/mm时,单道整体形态和熔池尺寸可满足致密块体成形要求。较高体能量密度(E_(V))下微孔聚集性裂纹和热裂纹均会存在,较低E_(V)下以微孔聚集性裂纹为主,提高E_(V)有助于优化块体表面质量,而块体试样的相对密度随E_(V)的增加先上升后下降。在优化的E_(V)=65.10 J/mm^(3)(P=175 W,v=640 mm/s)下,块体试样的内部微裂纹得到有效抑制,表面质量优异,相对密度可达99.71%。
- 周生璇易铄杜晓洁徐震霖何宜柱
- 关键词：选区激光熔化微裂纹相对密度
- 回火温度对E690钢碳化物析出量的影响被引量：5
- 2015年
- 利用内耗方法并结合显微组织与显微硬度分析,研究了回火温度对高性能海洋平台用E690钢碳化物析出量的影响。结果表明:在相同的回火时间条件下,回火温度对碳化物的析出量有较大影响,与淬火态试样相比,在550、600和650℃回火20 min后试样中的固溶碳析出量分别为86%、90%和94%,经690℃保温20 min回火处理后试样中的固溶碳析出量达到96%;回火温度越高,碳化物完全析出所用时间越短,适当升高回火温度,可以有效地缩短回火时间。
- 杜晓洁何宜柱杨磊
- 关键词：内耗回火温度碳化物析出
- 时效对Fe基合金激光重熔层组织和性能的影响被引量：4
- 2020年
- 利用场发射扫描电镜、透射电镜、X射线衍射仪和电化学工作站等,对比分析了Fe基合金原始热喷焊层、在500℃经不同时间时效处理后激光重熔层的组织和性能。结果表明,火焰喷涂后的热喷焊层组织较粗大,经激光重熔后组织明显细化,由较细小的树枝晶间均匀分布着层片状共晶组织构成;随时效时间的增加,重熔层中距离共晶组织较近的柱状晶球化,基体中Cr7C3、Cr23C6型碳化物进一步析出,弥散分布在枝晶间层片状共晶组织上;时效6 h所获得的激光重熔层组织硬度最大,可达507 HV0.5,随时效时间继续增加,硬度有所下降,但仍高于未经时效处理时的激光重熔层组织硬度;热喷焊层经激光重熔,耐腐蚀能力显著提高到最强,时效6 h的激光重熔层耐腐蚀性降低不明显,时效48 h的激光重熔层的耐腐蚀性则明显降低。
- 杜晓洁洪永昌单军战
- 关键词：时效铁基合金激光重熔
- 超高强海工钢EH890在模拟海洋环境下的腐蚀行为研究被引量：3
- 2023年
- 为满足海洋工程用钢的发展需求,设计开发了高强高耐蚀含Cu海工钢EH890。通过动电位极化曲线与电化学阻抗谱测量,结合X射线光电子能谱分析(XPS)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等分析手段,对比分析了EH890和EH460在3.5%NaCl溶液中腐蚀行为,并对腐蚀形貌与腐蚀产物物相进行讨论。结果表明:在3.5%NaCl溶液中,同EH460钢相比,EH890钢的腐蚀电流密度降低了20%,电荷转移电阻R_(t)提高了1.6倍,EH890具有更好的耐腐蚀性;在3.5%NaCl溶液中浸泡7 d后,EH890试样呈现均匀腐蚀特征,而EH460表现为不均匀腐蚀,表面锈层局部发生龟裂。在EH890锈层中生成的CuFeO_(2)和NiFe_(2)O_(4)提高了腐蚀初期锈层的致密性,抑制了腐蚀的进程,从而提高了EH890在3.5%NaCl溶液中的耐腐蚀性。
- 车马俊马新元杜晓洁杜晓洁徐震霖
- 关键词：耐腐蚀性电化学测试
- Ce变质处理提高Fe-Cr-Ni中熵合金抗点蚀性的研究被引量：2
- 2022年
- 目的 研究Ce变质处理提高Fe-Cr-Ni中熵合金在3.5%NaCl溶液中抗点蚀性的机理。方法通过动电位极化实验,分析Ca变质处理与Ce变质处理的Fe-Cr-Ni中熵合金的抗点蚀性。利用SEM和EDS等手段观察了经不同变质处理后合金中夹杂物的形貌和元素组成,并结合阻抗谱分析与XPS技术研究了Ce对钝化膜保护力的影响。结果经不同变质处理的Fe-Cr-Ni中熵合金中的夹杂物形态不同,Ca变质处理合金中夹杂物为CaO-Al_(2)O_(3)和CaS-Al_(2)O_(3)复合夹杂物。在腐蚀过程中,CaS优先溶解导致点蚀萌生。Ce变质处理合金中夹杂物是具有核壳结构的(Ce,Si)_(x)O_(y)-(Al,Mn)_(x)O_(y)稀土复合夹杂物,降低了点蚀敏感度,提高了抗点蚀性。在3.5%NaCl溶液中,Ca变质处理Fe-Cr-Ni中熵合金的腐蚀电流密度为3.108×10^(‒6)μA/cm^(2),Ce变质处理Fe-Cr-Ni中熵合金的腐蚀电流密度为4.883×10^(‒7)μA/cm^(2),其腐蚀电流密度降低了85%。Ca变质处理与Ce变质处理的Fe-Cr-Ni中熵合金的容抗弧均呈不完整的半圆状,钝化膜与基体间的电荷转移电阻分别为1.872×10^(5)Ω•cm^(2)和4.312×10^(5)Ω•cm^(2),Ce变质处理合金钝化膜中电荷转移电阻提高了1.3倍。稀土铈提高了钝化膜的Cr+Ni/Fe+Mn阳离子比,Ca变质处理与Ce变质处理的Fe-Cr-Ni中熵合金钝化膜的Cr+Ni/Fe+Mn阳离子分别为1.66和1.2。XPS分析结果同样表明,Ce变质处理Fe-Cr-Ni中熵合金钝化膜具有更好的保护性。结论和Ca变质处理Fe-Cr-Ni中熵合金相比,Ce变质处理合金具有更优异的抗点蚀性,这主要归因于稀土元素Ce的影响,一方面Ce使合金中的夹杂物改性,降低了点蚀敏感度;另一方面Ce增加了钝化膜的保护能力,提高了点蚀抗力。
- 杜晓洁张威丁骁贾玺泉徐震霖范光伟何宜柱
- 关键词：点蚀
- 退火温度对激光增材制造CoCrFeMnNi高熵合金耐点蚀性能的影响被引量：4
- 2023年
- 目的研究激光增材制造CoCrFeMnNi高熵合金经不同温度退火后,微观组织演变对其在NaCl溶液中的耐点蚀性能的影响规律。方法采用激光选区熔化(SLM)技术制备CoCrFeMnNi高熵合金,通过X射线衍射(XRD)、光学显微镜(OM)和扫描电子显微镜(SEM)研究其退火后的微观结构。利用动电位极化和电化学阻抗谱(EIS)测试研究SLM成形高熵合金的耐点蚀性能,并通过X射线光电子能谱(XPS)分析钝化膜成分。结果经过不同温度退火后,高熵合金相组成并未改变,均为单一的面心立方结构固溶体。然而高熵合金的微观组织发生了明显转变,退火前微观组织由熔池、柱状晶及胞状亚晶所组成。随着退火温度的升高,熔池边界与亚晶结构逐渐消失,晶粒逐渐长大。SLM成形高熵合金在3.5%NaCl溶液中的腐蚀类型主要为点蚀。随着退火温度从700℃提高至1100℃,高熵合金的腐蚀电流密度先减小、后增加,700℃退火试样相较于打印态试样,腐蚀电流密度下降了97%。打印态和700℃退火试样的钝化膜中Co+Cr+Ni与Mn+Fe阳离子含量的比值分别为1.38和1.61,钝化膜中Cr本征氧化层厚度分别为5.43 nm和5.75 nm。结论高熵合金耐点蚀性能随退火温度的升高,先提升、后降低。胞状亚晶有利于阻碍点蚀坑的扩展,并促使形成稳定的钝化膜。高熵合金经700℃退火,在消除部分熔池边界的同时,保留了胞状亚晶,因此表现出最佳的耐点蚀性能。
- 贾玺泉徐震霖周生璇何宜柱杜晓洁
- 关键词：增材制造高熵合金点蚀
- 耐高温氧化Fe-Cr-Ni中熵合金氧化层的微结构与力学性能分布被引量：3
- 2022年
- 目的开发有优异抗高温氧化性的低成本Fe-Cr-Ni中熵合金,研究其高温氧化层微结构与力学性能分布。方法通过连续氧化增重试验研究了Fe-Cr-Ni中熵合金在1150~1240℃空气中的氧化动力学,结合SEM、EDS、XRD、XPS等分析技术与微米划痕试验,对经1150℃氧化4 h后的氧化层形貌、成分、相分布与微米力学性能分布进行了分析。结果Fe-Cr-Ni中熵合金在空气中高温氧化增重遵循抛物线规律,氧化激活能为417.64 kJ/mol,抗氧化性优异;经1150℃氧化4 h后,Fe-Cr-Ni中熵合金氧化层形成双层结构,外层主要由致密的Mn(Fe/Cr)_(2)O_(4)尖晶石氧化物、Fe_(2)O_(3)和少量MnO_(2)组成,内层由致密且连续的Cr_(2)O_(3)组成,在基体与氧化层界面弥散分布着SiO_(2)内氧化物颗粒。氧化层的力学分布特征体现了其分层结构,外层与内层的结合力约为10 N,氧化内层与基体的结合性好,结合力约为24 N。随着划痕深度的增加,压头从氧化层表面划动至基体,塑性变形比例逐层降低,断裂韧性则随着划痕深度的增加逐层增大。结论开发的低成本Fe-Cr-Ni中熵合金具有优异的耐高温氧化性能,经高温氧化后在表面形成致密的氧化层有效阻碍了O^(2-)的向内扩散和合金元素的向外扩散,同时SiO_(2)内氧化物颗粒增加了氧化层与基体的结合力,这是Fe-Cr-Ni中熵合金具有优异抗氧化性的重要原因。
- 杜晓洁丁骁马新元张威贾玺泉范光伟何宜柱
- 关键词：氧化层微结构
- 回火温度对EH890海洋工程用钢耐蚀性能的影响被引量：3
- 2022年
- 为探究回火温度对EH890海洋工程用钢耐蚀性能的影响,采用X射线衍射仪、场发射扫描电镜分析了原始淬火态和不同回火温度下EH890钢的物相及微观组织,通过电化学试验研究了不同热处理状态下的腐蚀行为,并结合显微硬度、位错密度计算分析了回火温度对其腐蚀的影响规律。结果表明,EH890钢原始淬火态组织为板条贝氏体,少量粒状贝氏体及准多边形铁素体和薄膜状残留奥氏体,随着回火温度的提高,贝氏体板条不断粗化,铁素体与残留奥氏体分解转化,回火温度达到350℃时,贝氏体边界处开始析出弥散细小的碳化物及第二相。随回火温度的升高,试样钢的耐蚀性能呈现先上升后下降的趋势。一方面,回火处理降低了因淬火产生的高位错密度,减轻试样的腐蚀倾向;另一方面,随着回火温度的升高,弥散第二相不断从基体析出,与基体形成局部电偶作用,破坏钝化膜的完整性,降低钝化膜对基体的保护作用,降低腐蚀抗力。在两种因素的综合作用下,经350℃回火试样表面形成了更具保护性的钝化膜,表现出最佳的耐蚀性能。
- 车马俊周生璇杜晓洁杜晓洁何宜柱何宜柱
- 关键词：回火温度耐蚀性能位错密度
