含铜铁素体抗菌不锈钢组织演变规律与富铜相作用机理
发布时间：2022-10-29 19:12
在430铁素体不锈钢中加入一定量的Cu可以在保证耐腐蚀性能的同时获得优异的抗菌性能,极大地拓宽了430铁素体不锈钢的应用范围。本文从含铜430铁素体不锈钢中组织演变规律与富铜相作用机理入手展开分析研究。通过热压缩试验研究了Cu对热加工性能的影响,结果表明随Cu含量的升高,试验钢的变形抗力增加,动态再结晶过程受到阻碍,热激活能升高。而且沿着柱状晶不同方向热压缩时,变形抗力明显不同,因此板坯热轧时应注意三角区的变形行为,避免出现热加工裂纹。此外,在1150℃加热保温时会发现表层的氧化皮内以及和基体结合的界面处有纯Cu颗粒出现,说明保温过程中Cu会自发向板坯表面扩散,并且会偏聚融化,成为热加工的裂纹源。Cu还会阻碍试验钢冷轧板的静态再结晶过程,影响再结晶织构,但是可以通过随后的抗菌退火进一步调整基体织构。抗菌试验表明,含Cu 2.0%的试验钢在800℃退火半小时后对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌率就可达到99.9%。随抗菌退火温度的升高和时间的延长,富铜相逐渐由球状发展成杆状。对富铜相在800℃ Ostwald熟化过程进行了表征,发现富铜相的熟化主要是富铜相杆状方向的伸长,熟化速率为10.3...
【文章页数】：163 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
1 引言
2 文献综述
2.1 抗菌材料的发展与现状
2.2 含Cu抗菌不锈钢的发展状况及制备工艺
2.2.1 抗菌不锈钢的发展状况
2.2.2 含Cu抗菌不锈钢的制备工艺
2.3 富铜相演变规律与抗菌机理
2.3.1 富铜相的析出机理
2.3.2 Cu离子溶出机理
2.3.3 Cu离子杀菌机理
2.4 Cu对抗菌不锈钢组织性能的影响及作用机制
2.4.1 Cu在钢中偏聚与热脆
2.4.2 Cu对再结晶组织的影响
2.4.3 Cu对耐蚀性能的影响
2.4.4 Cu对力学性能及成形性的影响
2.5 其他因素对富铜相的影响
2.5.1 变形
2.5.2 织构
3 研究内容与方法
3.1 研究内容
3.2 技术路线
3.3 实验材料及制备工艺
3.4 实验设备
4 试验钢热加工性能研究
4.1 Cu对热变形行为的影响
4.1.1 应力应变曲线分析
4.1.2 热变形方程的建立
4.1.3 热加工图分析
4.2 柱状晶对热变形行为的影响
4.2.1 应力应变曲线分析
4.2.2 热变形方程的建立
4.2.3 热加工图分析
4.3 热轧表面裂纹研究
4.4 Cu对再结晶行为的影响
4.4.1 Cu对再结晶开始温度的影响
4.4.2 Cu对再结晶织构的影响
4.4.3 抗菌退火对织构的影响
4.5 本章小结
5 含铜抗菌不锈钢制备与抗菌性能
5.1 成分对抗菌性能的影响
5.2 抗菌退火温度对抗菌性能的影响
5.3 抗菌退火时间对抗菌性能的影响
5.4 本章小结
6 富铜相析出机理与调控
6.1 富铜相析出的热力学计算
6.2 基体织构对富铜相分布的影响
6.3 塑性变形对富铜相稳定性的影响
6.4 纳米富铜相析出调控
6.5 本章小结
7 Cu对耐腐蚀性能的影响及Cu离子释放机理
7.1 固溶Cu含量对耐腐蚀性能的影响
7.2 富铜相对耐腐蚀性能的影响
7.3 Cu离子释放机理研究
7.4 本章小结
8 结论及后期工作设想
8.1 结论
8.2 后期工作设想
9 拟得到的创新点
参考文献
作者简历及在学研究成果
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]Cu的析出及其对FeCrMoCu合金阻尼性能和力学性能的影响[J]. 胡小锋,杜瑜宾,闫德胜,戎利建. 金属学报. 2017(05)
[2]含铜抗菌不锈钢材料研究概况[J]. 王永霞,李大胜. 盐城工学院学报(自然科学版). 2017(01)
[3]处在变革中的医用金属材料[J]. 郑玉峰,吴远浩. 金属学报. 2017(03)
[4]新型含Cu管线钢的微生物腐蚀行为研究[J]. 史显波,徐大可,闫茂成,严伟,单以银,杨柯. 金属学报. 2017(02)
[5]高强度低合金钢（HSLA）的研究进展[J]. 张中武. 中国材料进展. 2016(02)
[6]抗菌不锈钢的发展研究现状及展望[J]. 马涛,李运刚. 材料导报. 2015(13)
[7]温度对SUS304与SUS430不锈钢耐腐蚀性及其钝化膜半导体性能的影响[J]. 高磊,王保成. 太原理工大学学报. 2015(03)
[8]含铜双相不锈钢在无菌/含菌环境下的耐蚀性研究[J]. 王永霞,向红亮,杨彩萍,刘东. 中国腐蚀与防护学报. 2014(06)
[9]含Ag抗菌双相不锈钢组织及抗菌性能研究[J]. 向红亮,郭培培,刘东. 金属学报. 2014(10)
[10]铜对19Cr-1.6Mo铁素体不锈钢力学性能和腐蚀行为的影响[J]. 赵伟锋,舒俊,毕洪运. 钢铁研究学报. 2012(09)
博士论文
[1]铁素体抗菌不锈钢的铜析出机理与性能控制[D]. 尹鸿祥.北京科技大学 2016
[2]等离子体源渗氮AISI 316奥氏体不锈钢工艺及其性能研究[D]. 李广宇.大连理工大学 2014
[3]含铜（氮）抗菌不锈钢的组织与性能研究[D]. 张志霞.上海交通大学 2007
[4]高速大应变冷拔钢丝的组织和力学性能[D]. 涂益友.东南大学 2006
硕士论文
[1]含铜钢氧化过程中铜的富集行为研究[D]. 曹桐赫.辽宁科技大学 2015
[2]含铜不锈钢铜离子释放机制研究及其生物学效应探索[D]. 张书源.辽宁科技大学 2014
[3]超声作用下304不锈钢的腐蚀研究[D]. 刘芳.华中科技大学 2013
[4]等离子渗金属技术制备表面渗铜层抗菌不锈钢及性能研究[D]. 张景春.桂林电子科技大学 2011
[5]钢中残余铜元素对钢热加工性能的影响研究[D]. 杨小平.贵州大学 2009
[6]Ag、Cu离子注入医用金属材料表面改性研究[D]. 王紫琴.天津大学 2006
本文编号：3698261
【文章页数】：163 页
【学位级别】：博士
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致谢
摘要
Abstract
1 引言
2 文献综述
2.1 抗菌材料的发展与现状
2.2 含Cu抗菌不锈钢的发展状况及制备工艺
2.2.1 抗菌不锈钢的发展状况
2.2.2 含Cu抗菌不锈钢的制备工艺
2.3 富铜相演变规律与抗菌机理
2.3.1 富铜相的析出机理
2.3.2 Cu离子溶出机理
2.3.3 Cu离子杀菌机理
2.4 Cu对抗菌不锈钢组织性能的影响及作用机制
2.4.1 Cu在钢中偏聚与热脆
2.4.2 Cu对再结晶组织的影响
2.4.3 Cu对耐蚀性能的影响
2.4.4 Cu对力学性能及成形性的影响
2.5 其他因素对富铜相的影响
2.5.1 变形
2.5.2 织构
3 研究内容与方法
3.1 研究内容
3.2 技术路线
3.3 实验材料及制备工艺
3.4 实验设备
4 试验钢热加工性能研究
4.1 Cu对热变形行为的影响
4.1.1 应力应变曲线分析
4.1.2 热变形方程的建立
4.1.3 热加工图分析
4.2 柱状晶对热变形行为的影响
4.2.1 应力应变曲线分析
4.2.2 热变形方程的建立
4.2.3 热加工图分析
4.3 热轧表面裂纹研究
4.4 Cu对再结晶行为的影响
4.4.1 Cu对再结晶开始温度的影响
4.4.2 Cu对再结晶织构的影响
4.4.3 抗菌退火对织构的影响
4.5 本章小结
5 含铜抗菌不锈钢制备与抗菌性能
5.1 成分对抗菌性能的影响
5.2 抗菌退火温度对抗菌性能的影响
5.3 抗菌退火时间对抗菌性能的影响
5.4 本章小结
6 富铜相析出机理与调控
6.1 富铜相析出的热力学计算
6.2 基体织构对富铜相分布的影响
6.3 塑性变形对富铜相稳定性的影响
6.4 纳米富铜相析出调控
6.5 本章小结
7 Cu对耐腐蚀性能的影响及Cu离子释放机理
7.1 固溶Cu含量对耐腐蚀性能的影响
7.2 富铜相对耐腐蚀性能的影响
7.3 Cu离子释放机理研究
7.4 本章小结
8 结论及后期工作设想
8.1 结论
8.2 后期工作设想
9 拟得到的创新点
参考文献
作者简历及在学研究成果
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]Cu的析出及其对FeCrMoCu合金阻尼性能和力学性能的影响[J]. 胡小锋,杜瑜宾,闫德胜,戎利建. 金属学报. 2017(05)
[2]含铜抗菌不锈钢材料研究概况[J]. 王永霞,李大胜. 盐城工学院学报(自然科学版). 2017(01)
[3]处在变革中的医用金属材料[J]. 郑玉峰,吴远浩. 金属学报. 2017(03)
[4]新型含Cu管线钢的微生物腐蚀行为研究[J]. 史显波,徐大可,闫茂成,严伟,单以银,杨柯. 金属学报. 2017(02)
[5]高强度低合金钢（HSLA）的研究进展[J]. 张中武. 中国材料进展. 2016(02)
[6]抗菌不锈钢的发展研究现状及展望[J]. 马涛,李运刚. 材料导报. 2015(13)
[7]温度对SUS304与SUS430不锈钢耐腐蚀性及其钝化膜半导体性能的影响[J]. 高磊,王保成. 太原理工大学学报. 2015(03)
[8]含铜双相不锈钢在无菌/含菌环境下的耐蚀性研究[J]. 王永霞,向红亮,杨彩萍,刘东. 中国腐蚀与防护学报. 2014(06)
[9]含Ag抗菌双相不锈钢组织及抗菌性能研究[J]. 向红亮,郭培培,刘东. 金属学报. 2014(10)
[10]铜对19Cr-1.6Mo铁素体不锈钢力学性能和腐蚀行为的影响[J]. 赵伟锋,舒俊,毕洪运. 钢铁研究学报. 2012(09)
博士论文
[1]铁素体抗菌不锈钢的铜析出机理与性能控制[D]. 尹鸿祥.北京科技大学 2016
[2]等离子体源渗氮AISI 316奥氏体不锈钢工艺及其性能研究[D]. 李广宇.大连理工大学 2014
[3]含铜（氮）抗菌不锈钢的组织与性能研究[D]. 张志霞.上海交通大学 2007
[4]高速大应变冷拔钢丝的组织和力学性能[D]. 涂益友.东南大学 2006
硕士论文
[1]含铜钢氧化过程中铜的富集行为研究[D]. 曹桐赫.辽宁科技大学 2015
[2]含铜不锈钢铜离子释放机制研究及其生物学效应探索[D]. 张书源.辽宁科技大学 2014
[3]超声作用下304不锈钢的腐蚀研究[D]. 刘芳.华中科技大学 2013
[4]等离子渗金属技术制备表面渗铜层抗菌不锈钢及性能研究[D]. 张景春.桂林电子科技大学 2011
[5]钢中残余铜元素对钢热加工性能的影响研究[D]. 杨小平.贵州大学 2009
[6]Ag、Cu离子注入医用金属材料表面改性研究[D]. 王紫琴.天津大学 2006
本文编号：3698261
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