316L表面涂层制备及超临界水中腐蚀性能研究

发布时间：2020-10-18 21:00

　　 超临界水氧化技术(SCWO)以超临界水和氧气分别作为反应介质和氧化剂,在有机废弃物的处理方面得到了广泛的应用。但是设备的腐蚀问题成为制约该技术工业化的关键因素。本论文通过大气等离子喷涂技术(APS)在基体表面制备涂层的方法来提高基体的耐腐蚀性能。首先分别以Al2O3/316L和TiO_2/316L作为涂层试样,316L不锈钢作为空白对照组试样,研究三组试样在超临界水氧化条件下(温度500℃,压力25MPa,氧气浓度为1000mg/L)连续暴露80h的腐蚀特性。选取耐腐蚀性能较好的涂层试样,在不同的腐蚀条件下(氧气浓度分别为0mg/L、500mg/L和1000mg/L;温度分别为400℃、450℃、500℃),通过腐蚀速率分析法和形貌分析法研究其耐腐蚀性能以及腐蚀失效机制。结果表明316L不锈钢试样在腐蚀测试后,试样表面生成了无规则松散排列的Fe3O4和NiO氧化物,腐蚀深度达到0.04mm。Al2O3/316L不锈钢在腐蚀测试后试样表面呈现沟壑状,由于结合强度较低涂层大面积脱落。TiO_2/316L不锈钢试样腐蚀后表面较致密,由于结合强度较大涂层厚度无明显变化,且其在腐蚀测试中表现出较低的腐蚀速率。Al2O3/316L不锈钢与TiO_2/316L不锈钢试样相比,TiO_2/316L不锈钢具有相对较好的耐腐蚀性。TiO_2/316L不锈钢在不同的腐蚀条件呈现缝隙腐蚀,400℃、25MPa,氧气浓度分别为0mg/L和500mg/L的超临界条件下,随着氧气浓度的增加,试样表面的裂纹和孔洞数量增加,涂层截面厚度未发生明显变化。当氧气浓度为1000mg/L时,试样表面出现龟裂,涂层截面呈锯齿状腐蚀,剩余涂层厚度约为0.08mm。在25MPa,氧气浓度为1000mg/L,温度分别为400℃、450℃和500℃的超临界条件下,涂层表面的裂纹宽度随着温度的升高而增加,试样表面的裂纹周围生成了 NiO和NiFe2O4,并且涂层的截面厚度随着温度的升高而减小。随着腐蚀温度和腐蚀介质中氧气浓度的升高,腐蚀程度加剧。
【学位单位】：西安理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TG174.4
【文章目录】：
摘要
Abstract
前言
1 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 国内外研究进展
        1.2.1 国外研究进展
        1.2.2 国内研究进展
    1.3 表面改性方法概述
        1.3.1 物理方法
        1.3.2 化学方法
    1.4 研究的目的意义及内容
        1.4.1 研究的目的意义
        1.4.2 研究内容
2 材料与实验方法
    2.1 实验材料与设备
        2.1.1 实验材料
        2.1.2 实验设备
    2.2 涂层的制备
    2.3 涂层的腐蚀测试
    2.4 性能表征
        2.4.1 结合强度测试
        2.4.2 扫描电镜
        2.4.3 X射线衍射
        2.4.4 拉曼光谱
    2.5 腐蚀速率
2O₃/316L、TiO₂/316L和316L不锈钢耐腐蚀性对比研究'>3 Al₂O₃/316L、TiO₂/316L和316L不锈钢耐腐蚀性对比研究
    3.1 腐蚀前试样的表征
        3.1.1 表面形貌
        3.1.2 涂层结合强度
    3.2 腐蚀后试样的表征
        3.2.1 316 L不锈钢试样
2O₃/316L不锈钢试样'>        3.2.2 Al₂O₃/316L不锈钢试样
2/316L不锈钢试样'>        3.2.3 TiO₂/316L不锈钢试样
        3.2.4 腐蚀速率
    3.3 本章小结
2/316L不锈钢在不同氧气浓度下的腐蚀特性研究'>4 TiO₂/316L不锈钢在不同氧气浓度下的腐蚀特性研究
    4.1 不同氧气浓度对试样腐蚀速率的影响
    4.2 不同氧气浓度对试样表面形貌的影响
    4.3 不同氧气浓度对试样表面氧化膜的影响
    4.4 不同氧气浓度对试样腐蚀深度的影响
    4.5 本章小结
2/316L不锈钢在不同温度下的腐蚀特性研究'>5 TiO₂/316L不锈钢在不同温度下的腐蚀特性研究
    5.1 不同温度对试样腐蚀速率的影响
    5.2 不同温度对试样表面形貌的影响
    5.3 不同温度对试样表面氧化膜的影响
    5.4 不同温度对试样腐蚀深度的影响
2/316L不锈钢试样腐蚀机理'>    5.5 TiO₂/316L不锈钢试样腐蚀机理
    5.6 本章小结
6 结论
致谢
参考文献
附录

【参考文献】

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本文编号：2846806