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316L不锈钢表面不同涂层的制备以及在超临界水中腐蚀特性研究

发布时间:2019-11-12 02:33
【摘要】:针对超临界水氧化过程中材料腐蚀严重的问题,采用等离子喷涂技术在316 L不锈钢上分别喷涂约0.2 mm的Al_2O_3,ZrO_2和TiO_2涂层以提高其耐腐蚀性。采用间歇式超临界水氧化反应釜研究了各涂层试样在500℃、25 MPa、氧浓度1000 mg×L-1条件下,连续腐蚀80 h的腐蚀特性。对各涂层试样的结合强度及腐蚀前后表面及截面的形貌、元素分布等进行了表征。结果表明,Al_2O_3、ZrO_2和TiO_2涂层的结合强度分别为26.639 N×mm-2、24.526 N×mm-2和40.607N×mm-2。经腐蚀实验后,Al_2O_3涂层表面呈沟壑状,出现较多的孔洞和缝隙,涂层几乎完全脱落;ZrO_2涂层表面原平整致密涂层受到破坏,呈现断裂及碎片化涂层形貌,涂层因腐蚀变薄,剩余厚度约为0.15 mm;TiO_2涂层表面相对比较致密,涂层厚度未发现明显降低,呈现较好的耐腐蚀性能。该研究结果为超临界水氧化过程中金属材料腐蚀防控方法提供一种新思路。
【图文】:

形貌,反应釜,试样,抗拉结合强度


第31卷第5期王玉珍等:316L不锈钢表面不同涂层的制备以及在超临界水中腐蚀特性研究1179(a)(b)(c)图1喷涂后的316L不锈钢试样Fig.1Sprayed316Lstainlesssteelsamples(a)Al2O3/316L(b)ZrO2/316L(c)TiO2/316L2.3SCWO实验装置腐蚀实验所用超临界水反应釜装置见图2。该反应装置釜体主要材料为哈氏合金C276,容积为0.4L,设计温度和压力分别为650℃、30MPa。装置采用电加热器对反应釜进行加热,功率为1.5kW,釜内温度由Pt100温度传感器进行测量,PID控制温度精度为±0.1℃。装置内设有冷却盘管,用于反应后通冷却水使反应釜降温。实验前首先将涂层试样悬挂于冷却盘管上,再将一定量的去离子水及双氧水(根据氧浓度为1000mgL1按式(1)进行计算)加入反应釜中,将反应釜密封后开启电加热装置,设置温控仪终点温度为500℃,待温度达到设定温度,压力达25MPa,保持80h。待实验结束后,开通冷却水使反应釜降温,打开反应釜盖取出涂层试样待分析检测。22222HOO2HO(1)2.4涂层材料结合强度测试及形貌表征涂层试样的抗拉结合强度采用《GB/T8642-2002热喷涂抗拉结合强度的测定》中规定方法,在CMT5205万能拉伸试验机上进行测试,加载速度为165Ns1。具体测试方法如下:首先选用上海合成树脂研究所生产的E-7高温胶作为粘结剂,将带有涂层的圆柱试样粘到已喷砂粗化的对偶拉伸棒上,安装夹紧胶接后的拉伸试样;然后,将拉伸试样常温放置3~4h,再放入恒温加热炉中进行100℃×4h固化处理,去除周围多余胶水进行拉伸试验。实验结果取三组平行测试的平均值。采用扫描电子显微镜(SEM,日本电子株式会社,JSM-6390A)对试样的表面及截面形貌进行表征,为增强试样导电性,表征前对试样进行喷铂金处理;采用能谱分析仪(EDS)分析试样表面及截面?

形貌,316L不锈钢,试样,反应釜


第31卷第5期王玉珍等:316L不锈钢表面不同涂层的制备以及在超临界水中腐蚀特性研究1179(a)(b)(c)图1喷涂后的316L不锈钢试样Fig.1Sprayed316Lstainlesssteelsamples(a)Al2O3/316L(b)ZrO2/316L(c)TiO2/316L2.3SCWO实验装置腐蚀实验所用超临界水反应釜装置见图2。该反应装置釜体主要材料为哈氏合金C276,容积为0.4L,设计温度和压力分别为650℃、30MPa。装置采用电加热器对反应釜进行加热,功率为1.5kW,釜内温度由Pt100温度传感器进行测量,PID控制温度精度为±0.1℃。装置内设有冷却盘管,用于反应后通冷却水使反应釜降温。实验前首先将涂层试样悬挂于冷却盘管上,再将一定量的去离子水及双氧水(根据氧浓度为1000mgL1按式(1)进行计算)加入反应釜中,将反应釜密封后开启电加热装置,设置温控仪终点温度为500℃,待温度达到设定温度,压力达25MPa,保持80h。待实验结束后,开通冷却水使反应釜降温,打开反应釜盖取出涂层试样待分析检测。22222HOO2HO(1)2.4涂层材料结合强度测试及形貌表征涂层试样的抗拉结合强度采用《GB/T8642-2002热喷涂抗拉结合强度的测定》中规定方法,在CMT5205万能拉伸试验机上进行测试,加载速度为165Ns1。具体测试方法如下:首先选用上海合成树脂研究所生产的E-7高温胶作为粘结剂,将带有涂层的圆柱试样粘到已喷砂粗化的对偶拉伸棒上,安装夹紧胶接后的拉伸试样;然后,将拉伸试样常温放置3~4h,再放入恒温加热炉中进行100℃×4h固化处理,,去除周围多余胶水进行拉伸试验。实验结果取三组平行测试的平均值。采用扫描电子显微镜(SEM,日本电子株式会社,JSM-6390A)对试样的表面及截面形貌进行表征,为增强试样导电性,表征前对试样进行喷铂金处理;采用能谱分析仪(EDS)分析试样表面及截面?

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本文编号:2559542

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