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304不锈钢氧离子溅射的同步辐射光电子能谱原位研究

放大字体  缩小字体 发布日期:2018-11-14  浏览次数:23 选择视力保护色:

[摘要]  中华不锈钢网市场行情讯息:在快堆钠试验回路的组装过程中,按工程要求进行了管道焊接试验。由于在试验中CEDI原始管道材料呈现

  中华不锈钢网市场行情讯息:在快堆钠试验回路的组装过程中,按工程要求进行了管道焊接试验。由于在试验中CEDI原始管道材料呈现出严重的晶间腐蚀倾向,考虑该回路曾在意大利运行过7000小时,运行温度为550-650有可能出现敏化。为证实这种可能性,了解各条回路的材料性能,在不同回路的可能部位截取试样,同时把晶间腐蚀倾向严重的材料重新进行固溶处理,再汇同国产新材料(316、316Ti、316L)―齐进行了晶间腐蚀试验,对材料的耐晶间腐蚀性能作出有意义的评估,以为快堆选材提供依据。
  
  溶处理温度和时效处理温度对拉伸性能和冲击韧性的影响表3给出了固溶处理温度和时效处理温度对拉伸性能的影响。可以看出,在530 540C范围内回火,对于两种固溶处理温度下的外均大于1800MPa其中1050C固溶处理并在540C时效处理得到的最高,达1868MPa这与硬度值(HRC)存在良好的对应关系;1050C和1100C固溶处理后在530~570C时效处理,得到的§均大于15%.材料屈服强度随固溶处理温度变化明显,随着固溶处理温度提高,材料的屈服强度降低。
  
  和纯金属表面Ols的光电子能谱见~5.氧离子漉射过程中,不锈钢表面Ols光电子能谱不发生任何变化,无化学位移,Ols的谱峰位置在530.8eV.对于纯金属铁、镍、铬,氧离子溅射后,Ols光电子能谱出现两个谱峰,表明氧离子在纯金属表面以两种不同的化学状态存在。
  
  氧元素在不锈钢和纯金属中的相对浓度可按下式计算:计算结果如所示。可以看出,在少计量氧离子溅射时,金属表面氧总含量随派射计量的增加明显增加,但当溅射计量超过1016atom/cm2后,氧含量达到饱和。
  
  经氧离子射后,纯金属铁、镍、铬表面Ols光电子能谱出现双峰,说明氧在纯金属表面以两种化学状态存在。一种是氧占据了金属晶格中的孔隙或替代了金属晶格中的金属原子,称其为溶解氧;另一种氧是与金属元素发生了化学反应,以化合态的形式存在,称其为化合氧。根据Ols峰面积可以计算材料表面总氧含量,而化合氧含量可以先依据氧化态的金属2p轨道谱峰的峰面积计算出被氧化的金属元素的含量,进而推算出化合氧的含量,具体计算结果见。
  
  从可以看出,对于SUS304不锈钢,总氧含量与化合氧含量几乎相同,说明溅射在不锈钢表面的氧元素全部以化合态形式存在,不锈钢与氧的化合能力极强。对于纯金属,计算所得的总氧含量大于化合氧含量,说明在纯金属表面只有部分氧元素与金属原子发生化合反应。
  
  纯金属表面Ols光电子能谱出现两个谱峰,峰位分别为531.6eV和530.6eV(5),根据键能大小可以断定,谱峰531.6eV对应于化合氧,而谱峰530.8eV对应于溶解氧。不同漉射计量下纯金属表面溶解氧和化合氧含量见。对于纯金属Cr,不同溅射计量下化合氧含量始终高于溶解氧含量,说明铬金属的化学活性高,溅射过程中铬与氧的化合速度高于氧的溶解速度。对于纯金属Ni,在溅射初期,金属中溶解氧的含量随溅射计量的增加显着增加,说明Ni元素与氧的反应活性低,低计量时,溅射过程以氧占据镍金属晶格或晶格间隙为主;随着溅射计量的加大,当纯金属Ni表面有NiO出现时,溶解氧的含量降低,化合氧含量增加,此时溅射过程包含两个步骤,氧在金属晶格中的溶解过程和氧与金属原子的化合反应过程。对于纯金属Fe,当Fe23在金属表面出现前,氧离子在纯铁表面的溅射过程与在纯Cr金属表面的漉射过程相似,但当Fe23在金属表面出现后,金属表面溶解氧的含量增加而化佘氧的含量减少,但氧元素的总含量不变,似乎部分化合态的氧被释放而转化为氧原子嵌入铁金属晶格。根据上述结果可以推论,Fe23是一种有益的氧化产物,可以阻止氧化反应的进行。
  
  中华不锈钢网市场行情讯息: 论利用同步辐射光电子能谱对低能氧离子在SUS304不锈钢和纯金属铁、镍、铬表面溅射过程的研究表明,在不锈钢表面,溅射的氧离子全Fig‘6Relativee°neenttati°n°f°xygeninSUS34and部与金属元素反应,以化合氧的形式存在;在纯Wemetalscidekyerduring金属表面,氧分别以化合氧和溶解氧形式存在。金属元素与氧离子的化合过程是整个溅射过程的控制步骤。铬金属与氧的化学反应活性高,溅射过程中化合氧的含量始终高于溶解氧;在Fe203出现前,低能氧离子在纯铁金属表面的溅射过程与在纯铬表面相似,但当Fez 03出现后,致谢感谢日本高能加速研究机构光子设施全体职员在利用同步辐射源进行光电子能谱分析研究中给予的帮助。这项工作得到了日本科技厅科学家交换项目的资助,在此还感谢日本科技厅和日本原子力研究所的大力支持。
  
  给出了固溶处理温度和时效处理温度对冲击韧性Ak的影响,随着固溶处理温度的提高,冲击韧性提高;在1100C固溶、540C时效处理达到超高强度时,冲击韧性Ak仍在75.在1050C固溶处理并540C时效处理后Kq为120MPam1/2.由上述结果可知,新型马氏体沉淀硬化不锈钢在实现超高强度的同时保了高韧性AUrightsreserved.http://ww表2固溶处理温度和时效处理温度对硬度(HRC)的影响表3固溶处理温度和时效处理温度对拉伸性能的影响蒺表4固溶处理温度和时效处理温度对冲击韧性Ak的影响3分析与讨论是经固溶处理后材料的显微组织,其中基本无铁素体存在。是经冰冷处理和时效处理后板条马氏体组织。
  
  对于高合金超高强度钢而言,钴元素的作用有促进形成细小弥散M2C沉淀,产生固溶强化,在含量高于10%时可提高拉伸强度,但对冲击韧性有害。对韧性的不良影响也反映在超高强度不锈钢AFC-77中,结合高钼含量(5%)形成的laves相,AFC-77钢在达到最高强度时Akv低于5另一方面,高合金超高强度钢在达到超高强度的同时,都实现了高韧性,这与钴、镍两种元素的联合作用有关。镍能够提高马氏体的本征韧性。镍、钴联合作用提高韧性的机制尚须研究。本研究中,镍、钴同时在材料中应用,即便在高钼量(有可能形成laves相)情况下,在实现超高强度时Ak也达到75.镍、钴联合作用于Fe——Ni-Mo钢中将二次硬化峰值降低50°C;另一方面,逆转变奥氏体的形成同样会降低材料的硬度,使二次硬化作用减弱。本研究中二次硬化峰值温度约在540°C左右,低于理想的570°C.上述两种机制中哪一种起主导作用、时效时组织演变过程等问题尚须进一步研究。
  
  与1100C相比,1050C固溶处理后组织中存在更多的难溶碳化物如VC等,这一方面使材料经同样后续热处理后屈服强度高于1100C固溶处理后的屈服强度,同时其冲击韧性低于后者。V的强化效果和强化机制会是本研究中的一个焦点。中华不锈钢网市场行情讯息

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