超级奥氏体不锈钢在模拟海洋环境中的电化学腐蚀磨损行为研究

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随着经济和技术的快速发展,人们从未停下探索海洋的脚步。超级奥氏体不锈钢具有优异的耐腐蚀性能和良好的力学性能,在海洋资源开发中受到了广泛应用,其中,在一些海洋装备的运动系统中服役时,如船舶的动力装置、海水液压传动装置和水下作业机器臂等,腐蚀与磨损是不可避免的。因此,研究材料在海洋环境中的腐蚀磨损行为至关重要。本文以两种超级奥氏体不锈钢为研究对象,高Mn含量并加入Ce元素的标记为654-1,低Mn含量无Ce元素的标记为654-2,对比研究了它们的电化学性能和腐蚀磨损性能,并且深入研究了不同载荷和电化学状态对超级奥氏体不锈钢腐蚀磨损行为及其交互作用机制的影响。电化学性能测试结果表明,654-1和654-2两种超级奥氏体不锈钢的腐蚀电流分别为1.221×10-7 A和3.049×10-7 A,阻抗电阻分别为1.836×106Ω·cm2和8.869×105Ω·cm2,654-1表现出更优异的耐腐蚀性能。腐蚀磨损性能测试结果表明,磨损能明显加速腐蚀效应,施加阴极电位能使体积损失量减小。654-2的体积损失量较大,表面破坏严重,且出现了轻微剥落。随着载荷的增加,磨损对于腐蚀效应的促进程度增加,654-1超级奥氏体不锈钢的腐蚀电流由1.168×10-5A增加到7.511×10-5A,腐蚀速率明显提高。不同载荷下的腐蚀磨损机理以及表面形貌有所不同。在50 N的磨损载荷作用下,654-1不锈钢的磨损机理为磨粒磨损,表面粗糙度较低,而在150 N磨损载荷下,其磨损机理转变为分层磨损。分层磨损不仅导致“腐蚀微电池”的形成,使腐蚀速率提高,也是表面粗糙度增加的主要原因。不同载荷下的腐蚀磨损过程中,纯摩擦磨损占主导地位,尤其是在高磨损载荷下,提高了纯摩擦磨损,降低了腐蚀磨损交互作用。随着外加电位的增加,654-1超级奥氏体不锈钢的表面状态发生变化,腐蚀电流增大,腐蚀速率明显提高,磨损机理由磨粒磨损逐渐转变为高阳极电位下磨粒磨损和摩擦引起的腐蚀磨损,且腐蚀磨损交互作用取代纯摩擦磨损开始占主导地位。
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