321 зэвэрдэггүй ган ороомог хоолойн химийн найрлага Шинэ электрод бүхий хоёр талт зэвэрдэггүй ган гагнуурын механик шинж чанар ба зэврэлтээс хамгаалах шинж чанар

Nature.com сайтаар зочилсонд баярлалаа.Та хязгаарлагдмал CSS дэмжлэгтэй хөтчийн хувилбарыг ашиглаж байна.Хамгийн сайн ашиглахын тулд бид танд шинэчилсэн хөтөч ашиглахыг зөвлөж байна (эсвэл Internet Explorer-д нийцтэй байдлын горимыг идэвхгүй болгох).Нэмж дурдахад, байнгын дэмжлэгийг хангахын тулд бид сайтыг хэв маяг, JavaScript-гүй харуулж байна.
Слайд бүрт гурван өгүүллийг харуулсан слайдерууд.Слайдуудын дундуур шилжихийн тулд буцах болон дараагийн товчлууруудыг, слайд бүрээр шилжихийн тулд төгсгөлд байрлах слайд хянагчийн товчлууруудыг ашиглана уу.

Зэвэрдэггүй ган 321 ороомог хоолойн химийн найрлага

321 зэвэрдэггүй ган ороомог хоолойн химийн найрлага нь дараах байдалтай байна.
- Нүүрстөрөгч: хамгийн ихдээ 0.08%
- Манган: хамгийн ихдээ 2.00%
- Никель: 9.00% мин

Зэвэрдэггүй ган 321 ороомог хоолойн механик шинж чанар

Зэвэрдэггүй ган 321 ороомог хоолой үйлдвэрлэгчийн мэдээлснээр зэвэрдэггүй ган 321 ороомог хоолойн механик шинж чанарыг доор хүснэгтээр үзүүлэв: Суналтын бат бэх (psi) Ургацын хүч (psi) Сунгалт (%)

Зэвэрдэггүй ган 321 ороомог хоолойн хэрэглээ ба хэрэглээ

Инженерийн олон хэрэглээнд хоёр талт зэвэрдэггүй ган (DSS) гагнасан бүтцийн механик болон зэврэлтээс хамгаалах шинж чанар нь хамгийн чухал хүчин зүйл болдог.Одоогийн судалгаагаар урсгалын дээжинд хайлшийн элемент нэмэлгүйгээр тусгайлан зохион бүтээсэн шинэ электрод ашиглан 3.5% NaCl-ийг дуурайлган дуплекс зэвэрдэггүй ган гагнуурын механик шинж чанар, зэврэлтэнд тэсвэртэй байдлыг судалсан.DSS хавтанг гагнахын тулд E1 ба E2 электродууд дээр 2.40 ба 0.40 үндсэн индекс бүхий хоёр өөр төрлийн урсгалыг ашигласан.Урсгалын найрлагын дулааны тогтвортой байдлыг термогравиметрийн шинжилгээгээр үнэлэв.Гагнасан холболтын химийн найрлага, механик болон зэврэлтийн шинж чанарыг янз бүрийн ASTM стандартын дагуу ялгарлын спектроскопи ашиглан үнэлэв.DSS гагнуурын үе шатуудыг тодорхойлоход рентген туяаны дифракцыг ашигладаг бөгөөд гагнуурын бичил бүтцийг шалгахын тулд EDS-тэй электрон сканнердах аргыг ашигладаг.E1 электродоор хийсэн гагнасан холболтын суналтын бат бэх нь 715-732 МПа, E2 электродын хувьд 606-687 МПа байв.Гагнуурын гүйдлийг 90 А-аас 110 А хүртэл нэмэгдүүлж, хатуулгийг мөн нэмэгдүүлсэн.Үндсэн урсгалаар бүрсэн E1 электродтой гагнасан холболтууд нь илүү сайн механик шинж чанартай байдаг.Ган бүтэц нь 3.5% NaCl орчинд зэврэлтэнд тэсвэртэй.Энэ нь шинээр боловсруулсан электродоор хийсэн гагнасан холболтын ажиллагааг баталгаажуулдаг.Үр дүнг E1 ба E2 бүрсэн электрод бүхий гагнуурын үед ажиглагдсан Cr, Mo зэрэг хайлшийн элементүүдийн хомсдол, E1 ба E2 электродыг ашиглан хийсэн гагнуурын Cr2N ялгаралтын талаар авч үзсэн болно.
Түүхийн хувьд хоёр талт зэвэрдэггүй ган (DSS) тухай албан ёсоор анх дурдсан нь 1927 оноос эхэлсэн бөгөөд энэ нь зөвхөн тодорхой цутгамал цутгахад ашиглагдаж байсан бөгөөд нүүрстөрөгчийн өндөр агууламжтай тул ихэнх техникийн хэрэглээнд ашиглагддаггүй байсан1.Гэвч дараа нь нүүрстөрөгчийн стандарт агууламж хамгийн ихдээ 0.03% хүртэл буурч, эдгээр ган нь янз бүрийн салбарт өргөн хэрэглэгдэх болсон2,3.DSS нь ойролцоогоор тэнцүү хэмжээний феррит ба аустенит агуулсан хайлшийн гэр бүл юм.DSS дахь феррит фаз нь 20-р зуунд аустенитийн зэвэрдэггүй гангийн (ASS) чухал асуудал байсан хлоридоор өдөөгдсөн стресс зэврэлтээс (SCC) маш сайн хамгаалдаг болохыг судалгаагаар харуулсан.Нөгөөтэйгүүр, зарим инженерийн болон бусад үйлдвэрүүдэд4 агуулахын эрэлт жилд 20% хүртэл өсч байна.Хоёр фазын аустенит-феррит бүтэцтэй энэхүү шинэлэг ганг тохирох найрлагыг сонгох, физик-химийн болон термомеханик аргаар цэвэршүүлэх замаар олж авах боломжтой.Нэг фазын зэвэрдэггүй гантай харьцуулахад DSS нь өндөр уналтын бат бэх бөгөөд SCC5, 6, 7, 8-ыг тэсвэрлэх чадвартай. Хоёр талт бүтэц нь эдгээр гануудад хүч чадал, хатуулаг, хүчил, хүчил хлорид, хүчил агуулсан түрэмгий орчинд зэврэлтээс хамгаалах чадварыг нэмэгдүүлдэг. далайн ус ба идэмхий химийн бодис9.Никелийн (Ni) хайлшийн ерөнхий зах зээл дэх жилийн үнийн хэлбэлзлийн улмаас DSS бүтэц, ялангуяа бага никель төрлийн (туранхай DSS) нүүр төвтэй куб (FCC) төмөртэй харьцуулахад олон гайхалтай амжилтанд хүрсэн10, 11. Үндсэн ASE загварын асуудал нь янз бүрийн хүнд нөхцөлд байдагт оршино.Тиймээс янз бүрийн инженерийн хэлтэс, компаниуд гагнуурын чадвар сайтай, уламжлалт ASS-ээс илүү сайн гүйцэтгэлтэй, далайн усны дулаан солилцуур, химийн үйлдвэр зэрэг үйлдвэрлэлийн хэрэглээнд ашиглагддаг бага никель (Ni) зэвэрдэггүй ганг дэмжихийг хичээж байна.хлоридын өндөр агууламжтай орчинд 13-р сав.
Орчин үеийн технологийн дэвшилд гагнуурын үйлдвэрлэл чухал үүрэг гүйцэтгэдэг.Ихэвчлэн DSS-ийн бүтцийн элементүүдийг хийн хамгаалагдсан нуман гагнуур эсвэл хийн хамгаалагдсан нуман гагнуураар холбодог.Гагнуурын ажилд голчлон электродын найрлага нөлөөлдөг.Гагнуурын электродууд нь метал ба урсгал гэсэн хоёр хэсгээс бүрдэнэ.Ихэнхдээ электродууд нь флюс буюу металлын хольцоор бүрсэн байдаг бөгөөд тэдгээр нь задрах үед хий ялгаруулж, гагнуурын ширээсийг бохирдлоос хамгаалах, нумын тогтвортой байдлыг нэмэгдүүлэх, гагнуурын чанарыг сайжруулахын тулд хайлшийн бүрэлдэхүүн хэсгийг нэмж өгдөг14 .Цутгамал төмөр, хөнгөн цагаан, зэвэрдэггүй ган, зөөлөн ган, өндөр бат бэх ган, зэс, гууль, хүрэл зэрэг нь гагнуурын электродын металууд бөгөөд целлюлоз, төмрийн нунтаг, устөрөгч нь флюс материал юм.Заримдаа натри, титан, кали зэргийг урсгалын хольцонд нэмдэг.
Зарим судлаачид гагнасан ган хийцүүдийн механик болон зэврэлтээс хамгаалах бүрэн бүтэн байдалд электродын тохиргооны нөлөөг судлахыг оролдсон.Сингх нар.15 нь гүний нуман гагнуураар гагнаж байгаа гагнуурын суналтын болон суналтын бат бэхийн урсгалын найрлагад үзүүлэх нөлөөг судалсан.Үр дүн нь CaF2 ба NiO нь FeMn байгаатай харьцуулахад суналтын бат бэхийг тодорхойлох гол хүчин зүйл болохыг харуулж байна.Чираг нар 16 электродын урсгалын хольц дахь рутилийн (TiO2) концентрацийг өөрчлөх замаар SMAW нэгдлүүдийг судалсан.Нүүрстөрөгч, цахиурын шилжилт хөдөлгөөн, хувь хэмжээ нэмэгдсэнтэй холбоотойгоор бичил хатуулгийн шинж чанар нэмэгдсэн нь тогтоогджээ.Кумар [17] ган хуудсыг живэх нуман гагнуурын зориулалттай бөөгнөрсөн урсгалын загвар, боловсруулалтыг судалжээ.Nwigbo, Atuanya18 нар нуман гагнуурын урсгалыг үйлдвэрлэхэд калигаар баялаг натрийн силикат холбогч бодисыг ашиглах талаар судалж, 430 МПа өндөр суналтын бат бэх, хүлээн зөвшөөрөгдөх үр тарианы бүтэцтэй гагнуур олжээ.Lothongkum et al.19 агаарт ханасан NaCl уусмал дахь 28Cr–7Ni–O–0.34N дуплекс зэвэрдэггүй ган дахь аустенитын эзлэхүүний хувийг жингийн 3.5%-ийн концентрацид судлахын тулд потенциокинетик аргыг ашигласан.рН-ийн нөхцөлд.ба 27 ° C.Дуплекс ба микро дуплекс зэвэрдэггүй ган хоёулаа азотын зэврэлтэнд ижил нөлөө үзүүлдэг.Азот нь рН 7 ба 10-ийн зэврэлтээс хамгаалах чадвар болон хурдад нөлөөлөөгүй боловч рН 10-ийн зэврэлтээс бага байх нь рН 7-оос бага байв. Нөгөө талаар, судлагдсан бүх рН-ийн түвшинд азотын агууламж нэмэгдэхийн хэрээр потенциал нэмэгдэж эхэлсэн. .Ласерда нар.20 нь цикл потенциодинамик туйлшралыг ашиглан UNS S31803 ба UNS S32304 хоёр давхар зэвэрдэггүй ганг 3.5% NaCl уусмалд нүхлэхийг судалсан.NaCl-ийн 3.5 жин %-ийн уусмалд судалсан хоёр ган хавтан дээр нүхжилтийн шинж тэмдэг илэрсэн.UNS S31803 ган нь UNS S32304 гангаас илүү зэврэлт (Ecorr), хонхорхой (Epit) ба туйлшралын эсэргүүцэл (Rp) юм.UNS S31803 ган нь UNS S32304 гангаас илүү давах чадвартай байдаг.Jiang нар хийсэн судалгаагаар.[21], хоёр талт зэвэрдэггүй гангийн давхар фаз (аустенит ба феррит фаз) -тай харгалзах дахин идэвхжүүлэлтийн оргил нь ферритийн найрлагын 65 хүртэлх хувийг агуулдаг бөгөөд дулааны боловсруулалтын хугацаа ихсэх тусам ферритийн дахин идэвхжүүлэлтийн гүйдлийн нягт нэмэгддэг.Аустенит ба ферритик фазууд нь янз бүрийн цахилгаан химийн потенциалууд дээр өөр өөр цахилгаан химийн урвал үзүүлдэг болохыг сайн мэддэг.21,22,23,24.Abdo et al.25 нь янз бүрийн хүчиллэг, шүлтлэг байдлын нөхцөлд хиймэл далайн усанд (3.5% NaCl) лазераар гагнасан 2205 DSS хайлшийн электрохимийн зэврэлтийг судлахын тулд туйлшралын спектроскопи болон цахилгаан химийн эсэргүүцлийн спектроскопийн потенциодинамик хэмжилтийг ашигласан.Туршилтанд хамрагдсан DSS сорьцуудын ил гадаргуу дээр нүхний зэврэлт ажиглагдсан.Эдгээр олдворууд дээр үндэслэн уусгах орчны рН ба цэнэг шилжүүлэх явцад үүссэн хальсны эсэргүүцлийн хооронд пропорциональ хамаарал байгааг тогтоосон бөгөөд энэ нь нүх үүсэх, түүний тодорхойлолтод шууд нөлөөлдөг.Энэхүү судалгааны зорилго нь шинээр боловсруулсан гагнуурын электродын найрлага нь 3.5% NaCl орчинд гагнасан DSS 2205-ийн механик болон элэгдэлд тэсвэртэй бүрэн бүтэн байдалд хэрхэн нөлөөлж байгааг ойлгох явдал байв.
Электрод бүрэх найрлагад ашигласан флюс эрдсүүд (найрлага) нь Нигерийн Коги мужийн Обажана дүүргийн кальцийн карбонат (CaCO3), Нигерийн Тараба мужийн кальцийн фтор (CaF2), цахиурын давхар исэл (SiO2), тальк нунтаг (Mg3Si4O10(OH)) байв. ) )2) болон рутил (TiO2)-ийг Нигерийн Жос хотоос, каолиныг (Al2(OH)4Si2O5) Нигерийн Катсина мужийн Канкара хотоос гаргаж авсан.Калийн силикатыг холбогч болгон ашигладаг бөгөөд үүнийг Энэтхэгээс авдаг.
Хүснэгт 1-д үзүүлснээр, бүрдүүлэгч ислийг дижитал жин дээр бие даан жинлэв.Дараа нь түүнийг калийн силикат холбогчтой (жингийн 23%) цахилгаан холигчоор (загвар: 641-048) Indian Steel and Wire Products Ltd. (ISWP)-д 30 минутын турш хольж, нэгэн төрлийн хагас хатуу зуурмаг гаргаж авсан.Нойтон холимог урсгалыг шахмал түлшний машинаас цилиндр хэлбэртэй шахаж шахаж шахах камерт 80-100 кг/см2 даралтаар оруулах ба утас тэжээх камераас 3.15 мм диаметртэй зэвэрдэггүй утас шахах төхөөрөмж рүү тэжээгддэг.Урсгал нь цорго/хөх системээр тэжээгдэж, электродуудыг шахахын тулд экструдер руу шахдаг.1.70 мм-ийн хамрах хүрээний коэффициентийг олж авсан бөгөөд хамрах хүрээний коэффициент нь электродын диаметрийг хэлхээний диаметртэй харьцуулсан харьцаагаар тодорхойлогддог.Дараа нь бүрсэн электродуудыг агаарт 24 цагийн турш хатааж, дараа нь муфель зууханд (загвар PH-248-0571/5448) 150-250 ° C (-\) температурт 2 цагийн турш кальцилав.Урсгалын шүлтлэгийг тооцоолохын тулд тэгшитгэлийг ашиглана.(1) 26;
E1 ба E2 найрлагын урсгалын дээжийн дулааны тогтвортой байдлыг термогравиметрийн шинжилгээ (TGA) ашиглан тодорхойлсон.Шинжилгээнд зориулж ойролцоогоор 25.33 мг флюсын дээжийг TGA-д ачсан.Туршилтыг 60 мл/мин хурдтай N2-ийн тасралтгүй урсгалаар гаргаж авсан идэвхгүй орчинд хийсэн.Дээжийг 30 ° C-аас 1000 ° C хүртэл 10 ° C / мин халаах хурдаар халаасан.Ван ба бусад.27, Сю ба бусад.28, Дагва нар.29 нарын дурдсан аргуудын дагуу тодорхой температурт дээжийн дулааны задрал, жингийн алдагдлыг TGA графикаас үнэлэв.
Гагнуурт бэлтгэхийн тулд 300 x 60 x 6 мм хэмжээтэй хоёр DSS хавтанг боловсруулна.V хэлбэрийн ховил нь 3 мм-ийн үндэс цоорхой, 2 мм-ийн үндэс нүх, 60 ° ховилын өнцөг бүхий загвараар хийгдсэн.Дараа нь хавтанг ацетоноор зайлж болзошгүй бохирдуулагч бодисыг зайлуулна.Тогтмол гүйдлийн электродын эерэг туйлшрал (DCEP) бүхий хамгаалагдсан металл нуман гагнуур (SMAW) ашиглан бүрсэн электрод (E1 ба E2) болон 3.15 мм диаметртэй лавлах электрод (C) ашиглан ялтсуудыг гагнах.Цахилгаан гүйдэл боловсруулах (EDM) (Загвар: Excetek-V400) нь механик туршилт, зэврэлтийн шинж чанарыг тодорхойлох зорилгоор гагнасан ган сорьцыг боловсруулахад ашигласан.Хүснэгт 2-т жишээ код, тайлбарыг, 3-р хүснэгтэд DSS хавтанг гагнахад ашигладаг гагнуурын үйл ажиллагааны янз бүрийн параметрүүдийг харуулав.Харгалзах дулааны орцыг тооцоолоход (2) томъёог ашиглана.
110-800 нм долгионы урттай Bruker Q8 MAGELLAN оптик ялгаралтын спектрометр (OES) болон SQL мэдээллийн сангийн программ хангамжийг ашиглан E1, E2, C электродын гагнуурын холбоосын химийн найрлага, түүнчлэн үндсэн металлын дээжийг тодорхойлсон.туршилтанд хамрагдаж буй электрод ба металлын дээжийн хоорондох зайг ашигладаг Цахилгаан энергийг оч хэлбэрээр үүсгэдэг.Бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн дээжийг ууршуулж, шүршиж, дараа нь атомын өдөөлтийг өдөөж, дараа нь тодорхой шугамын спектрийг ялгаруулдаг31.Дээжний чанарын шинжилгээ хийхийн тулд фото үржүүлэгч хоолой нь элемент тус бүрийн тусгай спектр байгаа эсэх, мөн спектрийн эрчмийг хэмждэг.Дараа нь тэгшитгэлийг ашиглан нүхжилтийн эсэргүүцлийн эквивалент тоог (PREN) тооцоолно.(3) Харьцаа 32 ба WRC 1992 төлөвийн диаграммыг тэгшитгэлээс хром ба никелийн эквивалентыг (Creq ба Nieq) тооцоолоход ашигладаг.(4) ба (5) нь 33 ба 34;
PREN нь зөвхөн Cr, Mo, N гэсэн гурван үндсэн элементийн эерэг нөлөөллийг харгалзан үздэг бол азотын х хүчин зүйл нь 16-30-ийн хүрээнд байгааг анхаарна уу.Ихэвчлэн x-ийг 16, 20, эсвэл 30-ын жагсаалтаас сонгодог. Дуплекс зэвэрдэггүй гангийн судалгаанд PREN35,36 утгыг тооцоолоход 20-ийн завсрын утгыг ихэвчлэн ашигладаг.
Төрөл бүрийн электродуудыг ашиглан хийсэн гагнасан холболтыг ASTM E8-21 стандартын дагуу 0.5 мм/мин суналтын хурдаар бүх нийтийн туршилтын машин (Instron 8800 UTM) дээр туршсан.Суналтын бат бэх (UTS), 0.2% зүсэлтийн уналтын бат бэх (YS), суналтыг ASTM E8-2137 стандартын дагуу тооцоолсон.
DSS 2205 гагнуурыг хатуулгийн шинжилгээ хийхээс өмнө янз бүрийн хэмжээтэй (120, 220, 320, 400, 600, 800, 1000, 1200) нунтаглаж өнгөлсөн.Гагнасан дээжийг E1, E2, C электродоор хийсэн. Хатуулгийг гагнуурын төвөөс үндсэн металл хүртэлх арван (10) цэгт 1 мм-ийн зайтай хэмждэг.
Рентген дифрактометр (D8 Discover, Bruker, Герман) Bruker XRD Commander программ хангамжийн тусламжтайгаар өгөгдөл цуглуулах, Fe шүүлтүүртэй Cu-K-α цацрагийг 1,5406 Å долгионы урттай, 3 скан хийх хурдтай харгалзах 8,04 кВ энергитэй тохируулсан. ° Сканнерийн хүрээ (2θ) min-1 нь DSS гагнуурт байгаа E1, E2, C ба BM электродуудтай фазын шинжилгээнд 38-103° байна.Rietveld-ийн боловсронгуй болгох аргыг Lutterotti39-ийн тодорхойлсон MAUD программыг ашиглан бүрдүүлэгч үе шатуудыг индексжүүлэхэд ашигласан.ASTM E1245-03 стандартад үндэслэн Image J40 программ хангамжийг ашиглан E1, E2, C электродын гагнуурын үений микроскопийн дүрсийн тоон металлографийн шинжилгээг хийсэн.Феррит-аустенит фазын эзлэхүүний фракц, тэдгээрийн дундаж утга, хазайлтыг тооцоолох үр дүнг Хүснэгтэнд үзүүлэв.5. Зураг дээрх загвар тохиргоонд үзүүлснээр.6d, дээжийн морфологийг судлахын тулд PM болон гагнасан холбоосууд дээр E1, E2 электродууд дээр оптик микроскоп (ОМ) шинжилгээ хийсэн.Дээжийг 120, 220, 320, 400, 600, 800, 1000, 1200, 1500, 2000 нунтагласан цахиурын карбид (SiC) зүлгүүрээр өнгөлсөн.Дараа нь дээжийг тасалгааны температурт 5 В хүчдэлд 10 %-ийн усан оксалийн хүчлийн уусмалд 10 секундын турш электролитийн аргаар сийлсэн ба LEICA DM 2500 M оптик микроскоп дээр морфологийн шинж чанарыг тодорхойлох зорилгоор байрлуулсан.Дээжний цаашдын өнгөлгөөг SEM-BSE шинжилгээнд зориулж 2500 нунтагласан цахиурын карбид (SiC) цаас ашиглан гүйцэтгэсэн.Түүнчлэн гагнасан холбоосыг EMF-ээр тоноглогдсон хэт өндөр нарийвчлалтай талбарын ялгаруулалтыг сканнердах электрон микроскоп (SEM) (FEI NOVA NANOSEM 430, АНУ) ашиглан бичил бүтцийг шалгасан.20 × 10 × 6 мм хэмжээтэй дээжийг 120-2500 хэмжээтэй янз бүрийн SiC зүлгүүр ашиглан нунтагласан. Дээжийг 40 г NaOH болон 100 мл нэрмэл усанд 5 В хүчдэлтэй 15 секундын турш электролитийн аргаар сийлсэн. Тасалгааг азотоор цэвэрлэсний дараа дээжийг шинжлэх зориулалттай SEM камерт байрлах дээж эзэмшигч дээр суурилуулсан.Халаасан вольфрамын утаснаас үүссэн электрон цацраг нь дээж дээр сараалж үүсгэн янз бүрийн томруулалтаар дүрс үүсгэх ба EMF-ийн үр дүнг Roche et al.41 ба Мокоби 42 .
ASTM G59-9743 ба ASTM G5-1444 стандартын дагуу электрохимийн потенциодинамик туйлшралын аргыг 3.5% NaCl орчинд E1, E2, C электродоор гагнасан DSS 2205 хавтангийн задралын потенциалыг үнэлэхэд ашигласан.Цахилгаан химийн туршилтыг компьютерийн удирдлагатай Potentiostat-Galvanostat/ZRA аппарат (загвар: PC4/750, Gamry Instruments, АНУ) ашиглан хийсэн.Цахилгаан химийн туршилтыг гурван электродын туршилтын төхөөрөмж дээр хийсэн: DSS 2205 ажлын электрод, ханасан каломель электрод (SCE) нь лавлагаа электрод, бал чулууны бариул эсрэг электрод.Хэмжилтийг цахилгаан химийн элемент ашиглан хийсэн бөгөөд уусмалын үйл ажиллагааны талбай нь ажлын электродын талбай 0.78 см2 байв.Урьдчилан тогтворжуулсан OCP (OCP-тэй харьцуулахад) дээр -1.0 В-оос +1.6 В потенциалын хооронд 1.0 мВ/с скан хийх хурдаар хэмжилт хийсэн.
E1, E2, C электродоор хийсэн гагнуурын цоорхойд тэсвэртэй байдлыг үнэлэхийн тулд цахилгаан химийн нүхжилтийн чухал температурын туршилтыг 3.5% NaCl-д хийсэн.PB-д (идэвхгүй ба дамжуулагч хэсгүүдийн хооронд) нүхжилтийн боломжийн талаар, мөн E1, E2, C электродтой гагнасан дээжийг тодорхой харна. Тиймээс гагнуурын материалын нүхжилтийн боломжит байдлыг нарийн тодорхойлохын тулд CPT хэмжилтийг хийдэг.CPT туршилтыг хоёр талт зэвэрдэггүй ган гагнуурын тайлан45 ба ASTM G150-1846 стандартын дагуу хийсэн.Гагнах ган тус бүрээс (S-110A, E1-110A, E2-90A) 1 см2 талбайтай дээжийг суурь, гагнуур, ХАЗ бүсийг оруулан хайчилж авав.Дээжийг металлографийн дээж бэлтгэх стандарт журмын дагуу зүлгүүр болон 1 микрон хөнгөн цагааны нунтаг зутан ашиглан өнгөлсөн.Өнгөлгөөний дараа дээжийг 2 минутын турш ацетоноор хэт авианы аргаар цэвэрлэв.3.5% NaCl сорилтын уусмалыг CPT туршилтын нүдэнд нэмж, термостат (Neslab RTE-111) ашиглан анхны температурыг 25 ° C хүртэл тохируулсан.Туршилтын анхны температур 25 ° C-д хүрсний дараа Ar хийг 15 минутын турш үлээж, дараа нь дээжийг үүрэнд хийж, OCF-ийг 15 минутын турш хэмжинэ.Дараа нь дээжийг 25 ° C-ийн анхны температурт 0.3 В хүчдэлээр туйлшруулж, гүйдлийг 10 минутын турш хэмжсэн45.Уусмалыг 1 ° C / мин-ээс 50 ° C хүртэл халааж эхэлнэ.Туршилтын уусмалыг халаах явцад температур мэдрэгч нь уусмалын температурыг тасралтгүй хянах, цаг хугацаа, температурын мэдээллийг хадгалах, потенциостат/галваностат нь гүйдлийг хэмжихэд ашиглагддаг.Эсрэг электрод болгон графит электродыг ашигласан бөгөөд бүх потенциалыг Ag/AgCl лавлах электродтой харьцуулан хэмжсэн.Туршилтын туршид аргон цэвэрлэх ажлыг хийсэн.
Зураг дээр.1-д шүлтлэг (E1) ба хүчиллэг (E2) электродуудыг үйлдвэрлэхэд ашигладаг F1 ба F2 урсгалын бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн найрлагыг (жингийн хувиар) харуулав.Гагнуурын холболтын механик болон металлургийн шинж чанарыг урьдчилан таамаглахад урсгалын суурь байдлын индексийг ашигладаг.F1 нь E1 электродыг бүрэх урсгалын бүрэлдэхүүн хэсэг бөгөөд үндсэн индекс нь > 1.2 (жишээ нь 2.40) учир шүлтлэг урсгал гэж нэрлэдэг ба F2 нь E2 электродыг бүрэх урсгалыг үндсэн шинж чанараараа хүчиллэг урсгал гэж нэрлэдэг. индекс < 0.9 (өөрөөр хэлбэл 2.40).0.40).Ихэнх тохиолдолд үндсэн урсгалаар бүрсэн электродууд нь хүчиллэг урсгалаар бүрсэн электродуудаас илүү механик шинж чанартай байдаг нь тодорхой байна.Энэ шинж чанар нь E1 электродын урсгалын найрлага дахь үндсэн исэл давамгайлах функц юм.Эсрэгээр, E2 электродоор гагнасан холболтод ажиглагдсан шаарыг зайлуулах (салгах чадвар), бага цацрах нь рутилийн өндөр агууламжтай хүчиллэг урсгалтай бүрээстэй электродын онцлог шинж юм.Энэхүү ажиглалт нь шаарыг салгах чадварт рутилийн агууламжийн нөлөөлөл болон хүчиллэг урсгалаар бүрсэн электродууд бага цацагдах нь шаарыг хурдан хөлдөхөд хувь нэмэр оруулдаг гэсэн Gill47-ийн дүгнэлттэй нийцэж байна.Тосолгооны материал болгон E1 ба E2 электродыг бүрхэхэд ашигладаг флюс систем дэх каолиныг ашигласан бөгөөд тальк нунтаг нь электродын шахах чадварыг сайжруулсан.Флюс систем дэх калийн силикат холбогч нь нуман гал асаах, гүйцэтгэлийн тогтвортой байдлыг сайжруулахад хувь нэмэр оруулдаг бөгөөд наалдамхай шинж чанараас гадна гагнасан бүтээгдэхүүн дэх шаарыг ялгах чадварыг сайжруулдаг.CaCO3 нь урсгал дахь цэвэр таслагч (шаар таслагч) бөгөөд гагнуурын явцад CaO болон 44% орчим CO2 болж дулааны задралын улмаас их хэмжээний утаа үүсгэдэг тул TiO2 (цэвэр үүсгэгч / шаар үүсгэгчийн хувьд) хэмжээг багасгахад тусалдаг. гагнуурын үед утааны .гагнуур хийж улмаар Jing et al.48 санал болгосны дагуу шаарыг салгах чадварыг сайжруулна.Фторын урсгал (CaF2) нь гагнуурын цэвэр байдлыг сайжруулдаг химийн түрэмгий урсгал юм.Jastrzębska нар.49-д энэхүү урсгалын найрлага дахь фторын найрлага нь гагнуурын цэвэр байдлын шинж чанарт үзүүлэх нөлөөг мэдээлсэн.Ихэвчлэн нуман тогтворжилтыг сайжруулах, хайлшийн элементүүдийг нэмж, шаарыг хуримтлуулах, бүтээмжийг нэмэгдүүлэх, гагнуурын цөөрөм 50-ийн чанарыг сайжруулахын тулд гагнуурын хэсэгт урсгал нэмнэ.
TGA-DTG муруйг Зураг дээр үзүүлэв.2a ба 2b-д азотын агаар мандалд 30-1000 ° C-ийн температурт халаахад гурван үе шаттай жингийн алдагдлыг харуулав.Зураг 2a ба b-ийн үр дүнгээс харахад үндсэн ба хүчиллэг урсгалын дээжийн хувьд TGA муруй эцэст нь температурын тэнхлэгтэй параллель болох хүртэл 866.49 ° C ба 849.10 ° C хүртэл доошоо бууж байгааг харуулж байна.2a ба 2b-р зурагт үзүүлсэн TGA муруйн эхэнд жингийн алдагдал 1.30% ба 0.81% байгаа нь урсгалын бүрэлдэхүүн хэсгүүдэд шингэсэн чийг, түүнчлэн гадаргуугийн чийгийн ууршилт, хуурайшилтаас шалтгаална.Хоёр ба гурав дахь үе шат дахь үндсэн урсгалын дээжийн үндсэн задралыг Зураг дээр үзүүлэв.2а нь 619.45°C–766.36°C ба 766.36°C–866.49°C температурт тохиолдсон бөгөөд тэдгээрийн жингийн алдагдал 2.84 ба 9.48% байв., тус тус.665.23°C–745.37°C ба 745.37°C–849.10°C температурын мужид байсан 7b-р зурагт үзүүлсэн хүчиллэг урсгалын дээжүүдийн хувьд жингийн алдагдал нь тус тус 0.81 ба 6.73% байна. дулааны задрал.Урсгалын бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь органик бус байдаг тул дэгдэмхий бодисууд нь урсгалын хольцоор хязгаарлагддаг.Тиймээс бууралт, исэлдэлт нь аймшигтай юм.Энэ нь Balogun et al.51, Kamli et al.52, Adeleke et al.53 нарын үр дүнтэй нийцэж байна.Зураг дээр ажиглагдсан урсгалын дээжийн массын алдагдлын нийлбэр.2a ба 2b нь 13.26% ба 8.43% байна.Зураг дээрх урсгалын дээжийн массын алдагдал бага байна.2b нь урсгалын хольцыг бүрдүүлдэг гол исэл болох TiO2 ба SiO2 (1843 ба 1710°C тус тус) өндөр хайлах цэгтэй холбоотой54,55, харин TiO2 ба SiO2 хайлах цэг багатай байдаг.хайлах цэг Анхдагч исэл: Зураг дээрх урсгалын дээж дэх CaCO3 (825 ° C).2a56.Урсгалын хольц дахь анхдагч оксидын хайлах температурын эдгээр өөрчлөлтийг Shi et al.54, Ringdalen et al.55, Du et al.56 нар сайн мэдээлсэн.2a ба 2b-р зурагт жингийн тасралтгүй бууралтыг ажиглахад Браун57-ийн санал болгосноор E1 ба E2 электродын бүрээсэнд ашигласан урсгалын дээжүүд нэг үе шаттай задралд ордог гэж дүгнэж болно.Процессын температурын хүрээг зураг дээрх дериватив муруйгаас (хүн%) харж болно.2а ба б.TGA муруй нь урсгалын системд фазын өөрчлөлт, талстжилт явагдаж байгаа тодорхой температурыг нарийн тодорхойлж чадахгүй тул урсгалын системийг бэлтгэхийн тулд үзэгдэл бүрийн (фазын өөрчлөлт) яг температурын утгыг тодорхойлохын тулд TGA деривативыг эндотермик оргил болгон ашигладаг.
(a) E1 электродын бүрэх шүлтлэг урсгал ба (б) E2 электродын бүрээсний хүчиллэг урсгалын дулааны задралыг харуулсан TGA-DTG муруй.
DSS 2205 стандартын үндсэн металл болон E1, E2, C электродыг ашиглан хийсэн гагнуурын спектрофотометрийн шинжилгээ болон SEM-EDS шинжилгээний үр дүнг хүснэгт 4-т үзүүлэв.E1 ба E2 нь хромын агууламж (Cr) огцом буурч, 18.94 ба 17.04%, молибдений (Mo) агууламж 0.06 ба 0.08% байна.E1 ба E2 электрод бүхий гагнуурын утга бага байна.Энэ нь SEM-EDS шинжилгээнээс феррит-аустенит фазын тооцоолсон PREN-ийн утгатай бага зэрэг нийцэж байна.Иймээс нүхжилт нь үндсэндээ 4-р хүснэгтэд заасны дагуу PREN бага (E1 ба E2-ийн гагнуур)-тай үе шатанд эхэлдэг болохыг харж болно. Энэ нь гагнуур дахь хайлш шавхагдаж, хур тунадас орж болзошгүйг харуулж байна.Дараа нь E1 ба E2 электродуудыг ашиглан үйлдвэрлэсэн гагнуур дахь Cr ба Mo хайлшлах элементийн агууламж буурч, тэдгээрийн нүхжилтийн бага эквивалент утгыг (PREN) Хүснэгт 4-т үзүүлсэн нь түрэмгий орчинд, ялангуяа түрэмгий орчинд эсэргүүцлийг хадгалахад асуудал үүсгэдэг. хлоридын орчинд.- орчныг агуулсан.Харьцангуй өндөр никель (Ni) агууламж 11.14% ба E1 ба E2 электродын гагнасан холбоос дахь манганы агууламжийн зөвшөөрөгдөх хязгаар нь далайн усыг дуурайлган хийсэн гагнуурын механик шинж чанарт эерэг нөлөө үзүүлсэн байж магадгүй юм (Зураг 3). ).Ажлын хүнд нөхцөлд DSS гагнасан бүтцийн механик шинж чанарыг сайжруулахад никель ба манганы өндөр найрлага нөлөөлсөн тухай Юань, Ой58 ба Жинг нар 48-ын ажлыг ашиглан хийсэн.
Суналтын туршилтын үр дүн (a) UTS ба 0.2% уналт YS ба (б) жигд ба бүрэн суналт ба тэдгээрийн стандарт хазайлт.
Боловсруулсан электродууд (E1 ба E2) болон худалдаанд гарсан электрод (C) -аар хийгдсэн үндсэн материал (BM) ба гагнасан холболтын бат бөх чанарыг 90 А ба 110 А гэсэн хоёр өөр гагнуурын гүйдлээр үнэлэв. 3(a) ба (б) 0.2%-ийн зөрүүтэй UTS, YS-ийг сунгалт ба стандарт хазайлтын өгөгдлийн хамт харуул.UTS болон YS-ийн үр дүнг 0.2% -иар харьцуулсан.3a дээжийн дугаарын оновчтой утгыг харуулав.1 (BM), дээжийн дугаар.3 (гагнуур E1), дээжийн дугаар.5 (гагнуур E2) ба дээжийн дугаар.6 (С-тэй гагнуур) нь 878 ба 616 МПа, 732 ба 497 МПа , 687 ба 461 МПа ба 769 ба 549 ​​МПа тус тус, тэдгээрийн стандарт хазайлт юм.Зураг дээрээс.110 A) нь Grocki32-ын санал болгосон суналтын туршилтанд 450 МПа, суналтын туршилтад 620 МПа-аас их санал болгосон суналтын шинж чанар бүхий 1, 2, 3, 6, 7 дугаартай дээжүүд юм.90 А ба 110 А гагнуурын гүйдлийн үед 2, № 3, № 4, № 5, № 6, № 7 дээжээр дүрслэгдсэн E1, E2, C электрод бүхий гагнуурын сорьцын сунгалт, тус тус нь уян хатан байдал, шударга байдлыг илэрхийлдэг.үндсэн металлын хамаарал.Доод суналтыг гагнуурын боломжит согогууд эсвэл электродын урсгалын найрлагаар тайлбарлав (Зураг 3б).БМ дуплекс зэвэрдэггүй ган болон E1, E2, C электродтой гагнасан холболтууд нь никелийн харьцангуй өндөр агууламжтай тул суналтын шинж чанар нь мэдэгдэхүйц өндөр байна гэж дүгнэж болно (Хүснэгт 4), гэхдээ энэ шинж чанар нь гагнасан холболтод ажиглагдсан.Үр нөлөө багатай E2-ийг урсгалын хүчиллэг найрлагаас гаргаж авдаг.Gunn59 нь гагнасан холболтын механик шинж чанарыг сайжруулах, фазын тэнцвэр ба элементийн тархалтыг хянахад никель хайлшийн нөлөөг харуулсан.Энэ нь Bang et al.60-ын санал болгосны дагуу үндсэн урсгалын найрлагаар хийгдсэн электродууд нь хүчиллэг урсгалын хольцоор хийсэн электродуудаас илүү сайн механик шинж чанартай болохыг дахин баталж байна.Ийнхүү суналтын шинж чанар сайтай шинэ бүрсэн электродын (E1) гагнасан холболтын шинж чанарын талаархи одоо байгаа мэдлэгт ихээхэн хувь нэмэр оруулсан.
Зураг дээр.Зураг 4a ба 4b нь E1, E2 ба C электродын гагнасан холболтын туршилтын дээжийн Викерсийн бичил хатуулгийн шинж чанарыг харуулж байна. 4a нь дээжийн нэг чиглэлээс (WZ-ээс BM хүртэл) олж авсан хатуулгийн үр дүнг харуулж байна.4b нь дээжийн хоёр талд олж авсан хатуулгийн үр дүнг харуулав.E1 ба E2 электродуудтай гагнасан холбоосууд болох 2, 3, 4, 5-р дээжийг гагнах явцад олж авсан хатуулгийн утга нь гагнуурын мөчлөгт хатуурах явцад бүдүүн ширхэгтэй бүтэцтэй холбоотой байж болно.Бүх дээжийн 2-7-р дээжийн бүдүүн ширхэгтэй ХАЗ болон нарийн ширхэгтэй ХАЗ-д хатуулгийн огцом өсөлт ажиглагдсан (Хүснэгт 2-ын дээжийн кодыг харна уу) нь бичил бүтцийн өөрчлөлттэй холбон тайлбарлаж болно. Хром-гагнуурын дээжийн үр дүнд гагнуур нь ялгаруулалтаар баялаг (Cr23C6) .Бусад гагнуурын дээж 2, 3, 4, 5-тай харьцуулахад 6, 7-р дээжийн гагнасан холболтын хатуулгийн утгыг Зураг дээр үзүүлэв.Дээрх 4a ба 4b (Хүснэгт 2).Mohammed et al.61 болон Nowacki, Lukoje62-ын үзэж байгаагаар энэ нь гагнуур дахь феррит δ-ийн өндөр үнэ болон өдөөгдсөн үлдэгдэл хүчдэл, түүнчлэн гагнуур дахь Mo, Cr зэрэг хайлшийн элементүүдийн хомсдолтой холбоотой байж болох юм.BM-ийн талбайн бүх туршилтын дээжүүдийн хатуулгийн утгууд нийцэж байгаа бололтой.Гагнасан сорьцын хатуулгийн шинжилгээний үр дүнгийн хандлага нь бусад судлаачдын дүгнэлттэй нийцэж байна61,63,64.
DSS дээжийн гагнасан холболтын хатуулгийн утга (a) гагнасан дээжийн хагас хэсэг ба (б) гагнасан холболтын бүрэн хэсэг.
E1, E2, C электрод бүхий гагнасан DSS 2205-д агуулагдах төрөл бүрийн фазуудыг олж авсан ба дифракцийн 2\(\тета\) өнцгийн XRD спектрийг Зураг 5-д үзүүлэв. Аустенитын оргилууд (\(\гамма)) ) ба феррит (\(\альфа\)) фазуудыг 43° ба 44°-ийн дифракцийн өнцгөөр тодорхойлсон нь гагнуурын найрлага нь хоёр фазын 65 зэвэрдэггүй ган болохыг батлав.DSS BM нь зөвхөн аустенит (\(\гамма\)) ба ферритик (\(\альфа\)) фазуудыг харуулж байгаа нь Зураг 1 ба 2-т үзүүлсэн бичил бүтцийн үр дүнг баталж байна. 6c, 7c, 9c.DSS BM-д ажиглагдсан феррит (\(\альфа\)) фаз ба гагнуурын электрод С хүртэлх өндөр оргил нь түүний зэврэлтэнд тэсвэртэй байдлыг илтгэнэ, учир нь энэ үе шат нь гангийн зэврэлтэнд тэсвэртэй байдлыг нэмэгдүүлэх зорилготой тул Дэвисон, Редмонд66. Cr, Mo зэрэг феррит тогтворжуулах элементүүд байгаа нь хлорид агуулсан орчинд материалын идэвхгүй хальсыг үр дүнтэй тогтворжуулдаг.5-р хүснэгтэд феррит-аустенитийн үе шатыг тоон металлографийн аргаар харуулав.С электродын гагнасан үе дэх феррит-аустенит фазын эзлэхүүний фракцын харьцаа ойролцоогоор (≈1: 1) хүрнэ.Эзэлхүүний фракцийн үр дүнд (Хүснэгт 5) E1 ба E2 электродуудыг ашигласан гагнуурын феррит (\(\альфа\)) бага фазын найрлага нь идэмхий орчинд мэдрэмтгий болохыг харуулж байгаа бөгөөд энэ нь цахилгаан химийн шинжилгээгээр батлагдсан.батлагдсан (Зураг 10a,b)), учир нь феррит фаз нь хлоридоор өдөөгдсөн стресс зэврэлтээс хамгаалах өндөр хүч чадал, хамгаалалтыг өгдөг.Энэ нь E1 ба E2 электродын гагнуур дээр ажиглагдсан хатуулгийн бага утгуудаар батлагдсан.4a,b нь ган бүтэц дэх ферритийн эзлэх хувь бага байгаагаас үүдэлтэй (Хүснэгт 5).E2 электрод ашиглан гагнасан холболтод тэнцвэргүй аустенит (\(\гамма\)) ба феррит (\(\альфа\)) фазууд байгаа нь ган нь жигд зэврэлтэнд өртөмтгий болохыг харуулж байна.Эсрэгээр, E1 ба C электродтой гагнасан холболтын хоёр фазын гангийн XPA спектрүүд нь BM-ийн үр дүнгийн хамт ихэвчлэн аустенит ба ферритик тогтворжуулах элементүүд байгааг илтгэдэг бөгөөд энэ нь материалыг барилгын болон нефть химийн үйлдвэрт ашигтай болгодог. , учир нь Jimenez et al.65 маргасан;Davidson & Redmond66;Бөө болон бусад67.
Янз бүрийн гагнуурын геометр бүхий E1 электродын гагнасан холболтын оптик микрографик: (а) хайлуулах шугамыг харуулсан HAZ, (б) хайлуулах шугамыг илүү томруулж харуулсан HAZ, (в) феррит-аустенит фазын BM, (г) гагнуурын геометр , ( e) Ойролцоох шилжилтийн бүсийг харуулна, (f) HAZ нь илүү томруулсан үед феррит-устенитийн фазыг, (g) Гагнуурын бүс нь феррит-устенитийн үе шатыг харуулж байна Суналтын үе шат.
Төрөл бүрийн гагнуурын геометрийн E2 электродын гагнуурын оптик микрографиуд: (a) хайлуулах шугамыг харуулсан HAZ, (б) хайлуулах шугамыг илүү томруулж харуулсан HAZ, (в) феррит-аустенитын задгай фазын BM, (г) гагнуурын геометр, (e) ) ойр орчмын шилжилтийн бүсийг харуулсан, (f) феррит-аустенитийн фазыг илүү их өсгөлтөөр харуулсан HAZ, (g) феррит-устенитийн үеийг харуулсан гагнуурын бүс.
Зураг 6a–c ба жишээлбэл, янз бүрийн гагнуурын геометрийн E1 электродыг ашиглан гагнасан DSS холболтын металлографийн бүтцийг харуулсан (Зураг 6d), оптик микрографикийг өөр өөр өсгөлтөөр авсан газрыг харуулсан.Зураг дээр.6a, b, f - феррит-аустенитийн фазын тэнцвэрийн бүтцийг харуулсан гагнасан холболтын шилжилтийн бүсүүд.Зураг 7a-c ба жишээлбэл, янз бүрийн гагнуурын геометрийн E2 электродыг ашиглан гагнасан DSS холболтын OM-ийг харуулсан (Зураг 7d), өөр өөр томруулсан OM шинжилгээний цэгүүдийг төлөөлдөг.Зураг дээр.7a,b,f-д феррит-аустенитийн тэнцвэрт гагнасан холбоосын шилжилтийн бүсийг харуулав.Гагнуурын бүс дэх OM (WZ) -ийг зурагт үзүүлэв.1 ба зураг.2. E1 ба E2 электродын гагнуур 6г ба 7г тус тус.BM дээрх OM-ийг 1 ба 2-р зурагт үзүүлэв.6c, e ба 7c, e-д E1 ба E2 электродтой гагнасан холболтын тохиолдлыг тус тус үзүүлэв.Гэрэлт хэсэг нь аустенит фаз, бараан хар хэсэг нь феррит фаз юм.Хайлуулах шугамын ойролцоох дулааны нөлөөлөлд өртсөн бүсийн (HAZ) фазын тэнцвэрт байдал нь Cr2N тунадас үүсэхийг харуулсан бөгөөд үүнийг Зураг дээрх SEM-BSE бичил зурагт үзүүлэв.8a,b ба зурагт батлагдсан.9а,б.Зураг дээрх дээжийн феррит үе шатанд Cr2N байгаа нь ажиглагдсан.8a,b ба гагнасан хэсгүүдийн SEM-EMF цэгийн шинжилгээ болон EMF шугамын диаграмаар батлагдсан (Зураг 9а-б) нь гагнуурын дулааны температур өндөр байгаатай холбоотой юм.Гагнуур дахь өндөр температур нь азотын тархалтын коэффициентийг нэмэгдүүлдэг тул эргэлт нь хром, азотын нэвтрэлтийг хурдасгадаг.Эдгээр үр дүн нь азотын агууламжаас үл хамааран Cr2N нь ихэвчлэн ферритийн мөхлөгүүд, үр тарианы хил, α/\(\гамма\) хил дээр хуримтлагддаг болохыг харуулсан Рамирез нар 68, Хереню нар 69 нарын судалгааг дэмжиж байна. бусад судлаачид.70.71.
(а) E2-тай гагнасан холболтын спот SEM-EMF шинжилгээ (1, 2, 3);
Төлөөлөгч дээжийн гадаргуугийн морфологи ба тэдгээрийн харгалзах EMF-ийг Зураг дээр үзүүлэв.10a–c.Зураг дээр.Зураг 10a ба 10b нь гагнуурын бүсэд E1 ба E2 электродуудыг ашиглан гагнасан холболтын SEM микрографик ба тэдгээрийн EMF спектрийг тус тус үзүүлэв.10c-д ямар ч тунадасгүй аустенит (\(\гамма\)) ба феррит (\(\альфа\)) фазуудыг агуулсан OM-ийн SEM микрографи ба EMF спектрийг харуулав.10а-р зурагт үзүүлсэн EDS спектрийн дагуу Cr (21.69 жин%) ба Mo (2.65 жин%) 6.25 жин% Ni-тэй харьцуулахад феррит-аустенит фазын харгалзах тэнцвэрийн мэдрэмжийг өгдөг.E2 электродын гагнасан холболтын бичил бүтэц дэх никель (10.08 жин) өндөртэй харьцуулахад хром (15.97 жин%) ба молибдений (1.06 жин) агууламж өндөртэй бичил бүтэц. зураг.1. Харьцуулах.EMF спектр 10b.Зурагт үзүүлсэн WZ-д үзүүлсэн нарийн ширхэгтэй аустенит бүтэцтэй цул хэлбэр.10б нь гагнуур дахь ферритжүүлэгч элементүүд (Cr ба Mo) шавхагдаж, хромын нитрид (Cr2N) - аустенитийн үе шат -ын тунадасжилтыг баталж байна.DSS гагнасан холболтын аустенит (\(\гамма\)) ба феррит (\(\альфа\)) фазын хилийн дагуу хур тунадасны хэсгүүдийн тархалт нь энэхүү мэдэгдлийг баталж байна72,73,74.Энэ нь мөн зэврэлтээс хамгаалах чадвар муутай үр дүнд хүргэдэг, учир нь Cr нь гангийн орон нутгийн зэврэлтэнд тэсвэртэй байдлыг сайжруулдаг идэвхгүй хальс үүсгэх үндсэн элемент гэж тооцогддог59,75 Зураг 10б-д үзүүлэв.EDS спектрийн үр дүнд Cr (23.32 жин%), Mo (3.33 жин%) болон Ni (6.32 жин) үзүүлсэн тул 10в-р зураг дээрх SEM микрографик дахь BM нь үр тарианы хүчтэй боловсронгуй байдлыг харуулж байгааг харж болно.%) химийн сайн шинж чанартай.%) нь DSS76 бүтцийн феррит-аустенит фазын тэнцвэрт бичил бүтцийг шалгах чухал хайлшлагч элемент болгон.Микро бүтцэд аустенит үүсгэгч ба феррит тогтворжуулагч нь гагнасан холболтын DSS AISI 220541.72 стандарт, 77-д нийцэж байгаа тул E1 электродын гагнасан холболтын найрлагын EMF спектроскопийн шинжилгээний үр дүн нь барилгын ажилд ашиглах, бага зэрэг түрэмгий орчинд ашиглахыг зөвтгөдөг.
(а) гагнуурын бүсийн электрод E1 нь EMF спектртэй, (б) гагнуурын бүсийн электрод E2 нь EMF спектртэй, (в) ОМ нь EMF спектртэй байдаг гагнасан холболтын SEM микрографик.
Практикт DSS гагнуур нь бүрэн феррит (F-горим) горимд хатуурч, аустенитийн цөмүүд нь феррит уусгах температураас доогуур цөм болдог нь голчлон хром ба никелийн эквивалент харьцаанаас (Creq/Nieq) хамаардаг нь ажиглагдсан. 1.95 нь F горимыг бүрдүүлдэг) Зарим судлаачид ферритийн үе дэх феррит үүсгэгч элемент болох Cr ба Mo нь хүчтэй тархах чадвараас шалтгаалан гангийн ийм нөлөөг анзаарсан8078,79.DSS 2205 BM нь Cr ба Mo-г их хэмжээгээр агуулдаг нь тодорхой байна (илүү их Creq харуулж байна), гэхдээ E1, E2, C электродтой гагнуурын гагнуураас Ni-ийн агууламж бага байдаг нь Creq/Nieq харьцааг өндөр болгоход хувь нэмэр оруулдаг.Энэ нь одоогийн судалгаанаас ч тодорхой харагдаж байгаа бөгөөд 4-р хүснэгтэд Creq/Nieq харьцааг DSS 2205 BM-ийн хувьд 1.95-аас дээш тогтоосон байна.E1, E2 ба C электродтой гагнуурууд нь аустенит-феррит горимд (AF горим), аустенитийн горимд (A горим) болон феррит-аустенитийн горимд хатуурдаг нь бөөнөөр нь горимын (FA горим) өндөр агууламжаас шалтгаалан тус тус хатуурч байгааг харж болно. .), 4-р хүснэгтэд үзүүлснээр гагнуур дахь Ni, Cr, Mo-ийн агууламж бага байгаа нь Creq/Nieq харьцаа нь BM-ээс бага байгааг харуулж байна.E2 электродын гагнуур дахь анхдагч феррит нь вермикуляр ферритийн морфологитой байсан бөгөөд тодорхойлсон Creq/Nieq харьцаа нь 4-р хүснэгтэд заасны дагуу 1.20 байв.
Зураг дээр.11a-д 3.5% NaCl уусмал дахь AISI DSS 2205 ган бүтцийн хувьд нээлттэй хэлхээний боломж (OCP) цаг хугацаатай харьцуулалтыг харуулав.Эндээс харахад ORP муруй нь илүү эерэг потенциал руу шилжиж, металл дээжийн гадаргуу дээр идэвхгүй хальс үүсэхийг, потенциал буурах нь ерөнхий зэврэлтийг, цаг хугацааны явцад бараг тогтмол потенциал үүсэхийг харуулж байна. цаг хугацааны явцад идэвхгүй кино., Дээжний гадаргуу нь тогтвортой бөгөөд Наалттай 77. Муруйнууд нь дээж 7-оос бусад (С-электродтой гагнуурын холбоос), 3.5% NaCl уусмал агуулсан электролит дэх бүх дээжийн тогтвортой нөхцөлд туршилтын субстратуудыг дүрсэлсэн байна. Энэ нь бага зэрэг тогтворгүй байдлыг харуулж байна.Энэхүү тогтворгүй байдлыг уусмал дахь хлоридын ион (Cl-) байгаатай харьцуулж болох бөгөөд энэ нь зэврэлтийн урвалыг ихээхэн хурдасгаж, улмаар зэврэлтийн зэргийг нэмэгдүүлдэг.Хэрэглэх потенциалгүйгээр OCP сканнердах явцад хийсэн ажиглалт нь урвал дахь Cl нь түрэмгий орчинд дээжийн эсэргүүцэл ба термодинамик тогтвортой байдалд нөлөөлж болохыг харуулж байна.Ма нар.81 болон Lotho et al.5 нь Cl- нь субстрат дээрх идэвхгүй хальсны задралыг хурдасгах үүрэг гүйцэтгэдэг бөгөөд ингэснээр цаашдын элэгдэлд хувь нэмэр оруулдаг гэсэн мэдэгдлийг баталсан.
Судалгаанд хамрагдсан дээжийн электрохимийн шинжилгээ: (а) цаг хугацаанаас хамаарч RSD-ийн хувьсал, (б) 3.5% NaCl уусмал дахь дээжийн потенциодинамик туйлшрал.
Зураг дээр.11b-д 3.5% NaCl уусмалын нөлөөн дор E1, E2, C электродын гагнасан холболтын потенциодинамик туйлшралын муруй (PPC) харьцуулсан шинжилгээг үзүүлэв.PPC болон 3.5% NaCl уусмал дахь гагнасан BM дээж нь идэвхгүй байдлыг харуулсан.Хүснэгт 5-д Ecorr (зэврэлтийн боломж) ба Epit (зэврэлтийн потенциал) зэрэг PPC муруйгаас авсан дээжийн цахилгаан химийн шинжилгээний параметрүүд болон тэдгээртэй холбоотой хазайлтуудыг харуулав.E1 ба E2 электродоор гагнасан бусад №2 ба №5 дээжтэй харьцуулахад №1 ба 7-р дээж (БМ ба гагнасан холболт С электрод) нь NaCl уусмал дахь цоорхойн зэврэлт ихтэй байгааг харуулсан (Зураг 11б). ).Эхнийх нь сүүлийнхтэй харьцуулахад илүү өндөр идэвхгүйжүүлэх шинж чанар нь гангийн бичил бүтцийн найрлага (аустенит ба феррит фазууд) ба хайлшлах элементүүдийн концентрацитай холбоотой юм.Микро бүтцэд феррит ба аустенитийн фазууд байдаг тул Resendea et al.82 нь түрэмгий хэвлэл мэдээллийн хэрэгслээр DSS-ийн идэвхгүй байдлыг дэмжсэн.E1 ба E2 электродоор гагнасан дээжийн бага гүйцэтгэл нь феррит фазыг (Cr ба Mo) тогтворжуулдаг тул гагнуурын бүсэд (WZ) Cr ба Mo зэрэг үндсэн хайлшлагч элементүүдийн хомсдолтой холбоотой байж болно. passivators Исэлдсэн гангийн аустенитийн үе дэх хайлш.Эдгээр элементүүдийн нүхжилтийн эсэргүүцэлд үзүүлэх нөлөө нь ферритик үетэй харьцуулахад аустенитийн үе шатанд илүү их байдаг.Ийм учраас феррит фаз нь туйлшралын муруйн эхний идэвхгүйжүүлэх мужтай холбоотой аустенит фазаас илүү хурдан идэвхждэг.Эдгээр элементүүд нь ферритик фазтай харьцуулахад аустенитийн үе дэх нүхжилтийн эсэргүүцэл өндөр байдаг тул DSS-ийн нүхжилтийн эсэргүүцэлд чухал нөлөө үзүүлдэг.Тиймээс феррит фазын хурдан идэвхгүй байдал нь аустенит фазынхаас 81% илүү байна.Хэдийгээр Cl-ийн уусмал нь ган хальсыг идэвхгүйжүүлэх чадварт хүчтэй сөрөг нөлөө үзүүлдэг83.Үүний үр дүнд дээжийн идэвхгүй хальсны тогтвортой байдал ихээхэн буурна84.Хүснэгтээс.Мөн E1 электродтой гагнасан холболтын зэврэлтээс хамгаалах боломж (Ecorr) нь E2 электродтой гагнасан холболттой харьцуулахад уусмалд бага зэрэг тогтвортой байгааг Зураг 6 харуулж байна.Үүнийг мөн зурагт үзүүлсэн E1 ба E2 электрод ашиглан гагнуурын хатуулгийн бага утгууд нотолж байна.4а,б, энэ нь ферритийн агууламж багатай (Хүснэгт 5), хром, молибдений агууламж багатай (Хүснэгт 4) ган бүтэцтэй холбоотой.Далайн дуураймал орчинд гангийн зэврэлтэнд тэсвэртэй байдал нь гагнуурын гүйдэл буурах тусам нэмэгдэж, Cr, Mo агууламж багатай, феррит багатай үед буурдаг гэж дүгнэж болно.Энэхүү мэдэгдэл нь гагнуурын гүйдэл зэрэг гагнуурын параметрүүдийн гагнасан гангийн зэврэлтээс хамгаалах бүрэн бүтэн байдалд үзүүлэх нөлөөллийн талаарх Salim et al.85-ын судалгаатай нийцэж байна.Хлорид нь хялгасан судасны шингээлт, тархалт гэх мэт янз бүрийн аргаар ган руу нэвчих үед тэгш бус хэлбэр, гүнтэй нүх (цоорох зэврэлт) үүсдэг.Энэ механизм нь рН-ийн өндөр уусмалд мэдэгдэхүйц ялгаатай бөгөөд эргэн тойрон дахь (OH-) бүлгүүд нь ган гадаргуу дээр татагдаж, идэвхгүй хальсыг тогтворжуулж, ган гадаргууг нэмэлт хамгаалалтаар хангадаг25,86.№1 ба №7 дээжийн зэврэлтээс хамгаалах хамгийн сайн эсэргүүцэл нь гангийн бүтцэд их хэмжээний δ-феррит (Хүснэгт 5), их хэмжээний Cr, Mo (Хүснэгт 4) агуулагддагтай холбоотой. нүхжилтийн зэврэлтийн түвшин нь голчлон эд ангиудын аустенит фазын бүтцэд DSS аргаар гагнасан ганд байдаг.Тиймээс хайлшийн химийн найрлага нь гагнасан холбоосын зэврэлтээс хамгаалахад шийдвэрлэх үүрэг гүйцэтгэдэг87,88.Нэмж дурдахад, энэхүү судалгаанд E1 ба C электродуудыг ашиглан гагнасан дээжүүд нь OCP муруйгаас E2 электрод ашиглан гагнасантай харьцуулахад PPC муруйгаас бага Ecorr утгыг харуулсан нь ажиглагдсан (Хүснэгт 5).Тиймээс анодын бүс нь бага потенциалаас эхэлдэг.Энэ өөрчлөлт нь голчлон дээжийн гадаргуу дээр үүссэн идэвхгүй байдлын давхаргын хэсэгчилсэн тогтворжилт ба OCP89-ийн бүрэн тогтворжилт хүрэхээс өмнө үүсдэг катодын туйлшралтай холбоотой юм.Зураг дээр.12a ба б нь янз бүрийн гагнуурын нөхцөлд туршилтаар зэвэрсэн сорьцын 3D оптик профилын зургийг харуулж байна.Гагнуурын гүйдлийн бага харьцаатай гагнуурын гагнуурын зэврэлтийн хэмжээтэй харьцуулахад 110 А (Зураг 12б) гагнуурын өндөр гүйдлийн улмаас үүссэн хонхорхойн зэврэлтийн боломж бага байх тусам сорьцын нүхжилтийн зэврэлтийн хэмжээ нэмэгдэж байгааг харж болно. 90 A. (Зураг 12a).Энэ нь Мохаммед90-ийн хэлснээр дээжийн гадаргуу дээр гулсалтын тууз үүсч, гадаргуугийн идэвхгүй хальсыг устгахын тулд субстратыг 3.5% NaCl-ийн уусмалд үзүүлснээр хлорид довтолж, материалыг уусгахад хүргэдэг.
Хүснэгт 4-т үзүүлсэн SEM-EDS шинжилгээ нь аустенитийн үе шат бүрийн PREN-ийн утга нь бүх гагнуур ба BM-ийн ферритээс өндөр байгааг харуулж байна.Феррит/аустенитийн зааг дээр нүхжилтийг эхлүүлэх нь эдгээр хэсгүүдэд үүсэх элементүүдийн нэг төрлийн бус байдал, тусгаарлалтаас шалтгаалан идэвхгүй материалын давхаргын сүйрлийг хурдасгадаг91.Цоорхойд өртөх эсэргүүцлийн эквивалент (PRE) утга нь илүү өндөр байдаг аустенитийн үе шатаас ялгаатай нь феррит үе дэх нүхжилтийн эхлэл нь PRE багатай холбоотой юм (Хүснэгт 4).Аустенитийн үе шат нь аустенит тогтворжуулагчийг (азотын уусах чанар) их хэмжээгээр агуулдаг бөгөөд энэ элементийн өндөр концентрацийг хангаж, улмаар нүхжилтэнд илүү тэсвэртэй байдаг92.
Зураг дээр.Зураг 13-д E1, E2, C гагнуурын нүхжилтийн температурын эгзэгтэй муруйг үзүүлэв.ASTM туршилтын явцад нүхжилтийн улмаас одоогийн нягтрал 100 мкА/см2 болж өссөнийг харгалзан үзэхэд @110A E1-тэй гагнуур нь цоорох хамгийн бага температур 27.5°C, дараа нь E2 @ 90A гагнуурт CPT 40-ыг харуулсан нь тодорхой байна. °C, C@110A тохиолдолд хамгийн өндөр CPT нь 41 °C байна.Ажиглагдсан үр дүн нь туйлшралын туршилтын үр дүнтэй сайн тохирч байна.
Дуплекс зэвэрдэггүй ган гагнуурын механик шинж чанар ба зэврэлтийн шинж чанарыг шинэ E1 ба E2 электродуудыг ашиглан судалсан.SMAW процесст ашигласан шүлтлэг электрод (E1) ба хүчиллэг электрод (E2) нь 1.7 мм-ийн нийт хамрах харьцаа, 2.40 ба 0.40 шүлтлэг индекс бүхий урсгалын найрлагаар амжилттай бүрсэн.Инерцийн орчинд TGA ашиглан бэлтгэсэн урсгалын дулааны тогтвортой байдлыг үнэлэв.Урсгал матрицад TiO2 (%) их хэмжээгээр агуулагдаж байгаа нь хүчиллэг урсгал (E2) -аар бүрсэн электродын гагнуурын шаарыг зайлуулах ажлыг үндсэн урсгал (E1) -ээр бүрсэн электродтой харьцуулахад сайжруулсан.Хэдийгээр хоёр бүрсэн электрод (E1 ба E2) нь сайн нуман эхлүүлэх чадвартай байдаг.Гагнуурын нөхцөл, ялангуяа дулааны оролт, гагнуурын гүйдэл, хурд зэрэг нь DSS 2205 гагнуурын аустенит/феррит фазын тэнцвэрт байдал, гагнуурын маш сайн механик шинж чанарыг хангахад чухал үүрэг гүйцэтгэдэг.E1 электродоор гагнасан холболтууд нь маш сайн суналтын шинж чанарыг харуулсан (хасрах 0.2% YS = 497 МПа ба UTS = 732 МПа) нь үндсэн урсгалаар бүрсэн электродууд нь хүчиллэг урсгалаар бүрсэн электродуудтай харьцуулахад өндөр суурьтай байдлын индекстэй болохыг баталж байна.Электродууд нь шүлтлэг чанар багатай механик шинж чанарыг илүү сайн харуулдаг.Шинэ бүрээстэй (E1 ба E2) электродын гагнасан холболтод феррит-аустенит фазын тэнцвэр байхгүй байгаа нь гагнуурын OES ба SEM-EDS шинжилгээг ашиглан илрүүлж, эзлэхүүний фракцаар хэмжигдсэн нь тодорхой байна. гагнуур.Металлографи нь тэдний SEM судалгааг баталгаажуулсан.бичил бүтэц.Энэ нь голчлон Cr, Mo зэрэг хайлшийн элементүүд шавхагдаж, гагнуурын явцад Cr2N ялгарах магадлалтай байгаа нь EDS шугамын сканнераар нотлогддог.Энэ нь гангийн бүтэц дэх феррит ба хайлшийн элементүүдийн эзлэх хувь бага байдаг тул E1 ба E2 электрод бүхий гагнуурт ажиглагдсан хатуулаг багатай утгуудаар батлагддаг.E1 электродыг ашигласан гагнуурын зэврэлтээс хамгаалах чадвар (Ecorr) нь E2 электродыг ашигласан гагнууртай харьцуулахад уусмалын зэврэлтэнд бага зэрэг тэсвэртэй болох нь батлагдсан.Энэ нь флюс хольцгүй хайлшийн найрлагагүй 3.5% NaCl-ийн орчинд туршсан гагнуур дахь шинээр боловсруулсан электродуудын үр нөлөөг баталж байна.Гагнуурын гүйдэл буурах тусам далайн дуураймал орчинд зэврэлтээс хамгаалах эсэргүүцэл нэмэгддэг гэж дүгнэж болно.Ийнхүү карбид ба нитридийн хур тунадас, дараа нь E1 ба E2 электрод ашиглан гагнасан холболтын зэврэлтээс хамгаалах эсэргүүцэл буурч байгаа нь гагнуурын гүйдэл ихэссэнтэй холбоотой бөгөөд энэ нь хос зориулалттай гангаас гагнасан холболтын фазын тэнцвэрт байдал алдагдахад хүргэсэн.
Хүсэлтийн дагуу энэхүү судалгааны өгөгдлийг холбогдох зохиогчоос гаргаж өгнө.
Smook O., Nenonen P., Hanninen H. and Liimatainen J. Үйлдвэрийн дулааны боловсруулалтанд нунтаг металлургийн халуун изостатик шахалтаар үүссэн супер дуплекс зэвэрдэггүй гангийн бичил бүтэц.Металл.алма матер.транс.A 35, 2103. https://doi.org/10.1007/s11661-004-0158-9 (2004).
Kuroda T., Ikeuchi K. and Kitagawa Y. Орчин үеийн зэвэрдэггүй гантай нэгдэх бичил бүтцийн хяналт.Дэвшилтэт цахилгаан соронзон эрчим хүчний шинэ материал боловсруулах, 419–422 (2005).
Smook O. Орчин үеийн нунтаг металлургийн супер дуплекс зэвэрдэггүй гангийн бичил бүтэц, шинж чанар.Хатан хааны технологийн дээд сургууль (2004)
Lotto, TR and Babalola, P. Хүчил хлоридын концентраци дахь AA1070 хөнгөн цагаан ба цахиурын карбидын матрицын нийлмэл материалуудын туйлшралын зэврэлт ба бичил бүтцийн шинжилгээ.Итгэх чадвартай инженер.4, 1. https://doi.org/10.1080/23311916.2017.1422229 (2017).
Bonollo F., Tiziani A. and Ferro P. Гагнуурын үйл явц, бичил бүтцийн өөрчлөлт ба хоёр талт ба супер дуплекс зэвэрдэггүй гангийн эцсийн шинж чанарууд.Дуплекс зэвэрдэггүй ган 141–159 (John Wiley & Sons Inc., Hoboken, 2013).
Kisasoz A., Gurel S. and Karaaslan A. Хоёр фазын зэврэлтэнд тэсвэртэй гангийн тунадасжилтын хугацаа ба хөргөлтийн хурдын нөлөө.Металл.шинжлэх ухаан.дулааны эмчилгээ.57, 544. https://doi.org/10.1007/s11041-016-9919-5 (2016).
Shrikant S, Saravanan P, Govindarajan P, Sisodia S and Ravi K. Лабораторид механик болон зэврэлтээс хамгаалах маш сайн шинж чанартай туранхай дуплекс зэвэрдэггүй ган (LDSS) боловсруулах.Ахисан түвшний алма матер.хадгалах сав.794, 714 (2013).
Murkute P., Pasebani S. and Isgor OB. Нунтаг давхаргад лазер хайлшаар гаргаж авсан зөөлөн ган субстрат дээрх супер дуплекс зэвэрдэггүй ган бүрээсийн давхаргын металлургийн болон цахилгаан химийн шинж чанарууд.шинжлэх ухаан.Rep. 10, 10162. https://doi.org/10.1038/s41598-020-67249-2 (2020).
Oshima, T., Khabara, Y. and Kuroda, K. Austenitic зэвэрдэггүй ган дахь никель хэмнэх хүчин чармайлт.ISIJ International 47, 359. https://doi.org/10.2355/isijinternational.47.359 (2007).
Oikawa W., Tsuge S. and Gonome F. Нарийхан дуплекс зэвэрдэггүй гангийн шинэ цувралыг боловсруулах.NSSC 2120™, NSSC™ 2351. NIPPON гангийн техникийн тайлан No. 126 (2021).