Влияние обработки потоками высокотемпературной импульсной плазмы на коррозионную стойкость сталей в различных агрессивных средах

• Автор: Джумаев, Павел Сергеевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 152 с. : ил.

Содержание
Введение

Глава 1. Влияние обработки концентрированными потоками энергии на

коррозионную стойкость металлических материалов (краткий обзор)

1.1 Методы повышения коррозионной стойкости конструкционных

материалов

1.2 Влияние лазерной обработки на коррозионную стойкость метал-

лических материалов

1.3 Повышение коррозионной стойкости с использованием мощных

электронных пучков

1.4 Увеличение коррозионной стойкости металлических материалов

с использованием мощных импульсных ионных пучков
1.5 Влияние обработки потоками высокотемпературной импульсной
плазмы на коррозионную стойкость металлических материалов
1.6 Комбинированные методы обработки
Глава 2. Материалы и экспериментальные методы исследования
2.1 Исследованные материалы
2.2 Условия обработки потоками высокотемпературной импульсной
плазмы
2.3 Методики проведения коррозионных испытаний
2.3.1 Коррозионные испытания на межкристаллитную корро- 50 зию методом АМ/АМУ
2.3.2 Коррозионные испытания в жидком свинце
2.4 Методы исследования образцов
2.4.1 Исследования топографии поверхности и структуры 52 приповерхностных слоев образцов
2.4.2 Исследование элементного состава образцов
2.4.3 Рентгеновские исследования
2.4.4 Измерение микротвердости
Глава 3. Разработка методик плакирования и поверхностного легирования
сталей с использованием потоков импульсной плазмы
3.1 Плакирование низколегированных сталей быстрозакаленными
сплавами-припоями
3.1.1 Методика плакирования

3.1.2 Микроструктура и элементный состав образцов
плакированных сталей
3.1.3 Влияние обработки потоками импульсной плазмы на 72 микроструктуру плакированных сталей
3.2 Поверхностное жидкофазное легирование сталей
3.2.1 Методика поверхностного легирования сталей
3.2.2 Исследование топографии и элементного состава
поверхностно-легированных труб из ферритно-мартенситных сталей
3.3 Выводы
Глава 4. Влияние обработки потоками импульсной плазмы на межкри-
сталлитную коррозию низколегированных сталей
4.1 Определение скорости коррозии образцов
4.2 Микроструктура образцов низколегированных сталей и сплава
СТЕМЕТ1305 после коррозионных испытаний
4.3 Структурно-фазовое состояние плакированных сталей после
коррозионных испытаний
4.4 Выводы
Глава 5. Влияние поверхностного жидкофазного легирования на коррозионную стойкость ферритно-мартенситных сталей в потоке свинца
5.1 Исследование топографии поверхности образцов после коррози-
онных испытаний
5.2 Торцевая микроструктура образцов после коррозионных испы-
тан ий
5.3 Исследование элементного состава образцов после коррозион-
ных испытаний
5.4 Выводы
Основные выводы
Список использованной литературы

Введение
Актуальность темы
Известно [1], что коррозия разрушает до трети всех производимых металлических материалов, при этом потери от коррозии в промышленно развитых странах мира составляют около десятой части национального дохода. Учитывая это, повышение коррозионной стойкости металлических материалов является важной экономической проблемой. Кроме того, коррозионное разрушение узлов и конструкций является опасным фактором с точки зрения обеспечения надежности и безопасности энергонапряженных узлов и изделий новой техники различного назначения: атомной энергетики и техники, авиационной и химической промышленности, машиностроения и других. В частности, работоспособность активных зон ядерных энергетических установок при заданных рабочих параметрах во многом определяется долговечностью оболочек тепловыделяющих элементов (твэлов). При этом достижение заданных выгораний ядерного топлива, одним из препятствий которого является коррозия оболочек твэлов под действием теплоносителя, служит необходимым условием для экономически выгодной эксплуатации коммерческих реакторов. Коррозионное разрушение происходит при внешнем воздействии окружающей среды на поверхность металлических изделий, поэтому одним из эффективных путей повышения их коррозионной стойкости является целенаправленное изменение структурно-фазового состояния приповерхностных слоев.
В настоящее время технологические возможности традиционных методов модифицирования приповерхностных слоев металлических кристаллических материалов (химикотермическая обработка, нанесение защитных и упрочняющих покрытий и др.) практически исчерпаны и не в полной мере удовлетворяют требованиям промышленной эффективности, экономической целесообразности и экологической чистоты. Дальнейший прогресс в новейших областях техники связан с широким внедрением в практику новых нетрадиционных методов получения материалов с заданными свойствами и всесторонним изучением их функциональных характеристик. Кроме того, проблема развития новых технологий модифицирования поверхностных слоев с целью улучшения эксплуатационных характеристик изделий в целом [2-4] в настоящее время приобрела большое значение в виду ужесточения экологических требований современного производства, а также необходимости экономии дефицитных и дорогостоящих легирующих элементов. Учитывая это, разработка новых нетрадиционных методов модифицирования поверхностных слоев металлических материалов и изделий из них для повышения их коррозионной стойкости является актуальной задачей для развития современных технологий.

г,А/мг
1 - титан, покрытый никелем, после плазменной обработки;
2 - "ПгМ; 3 - титан, покрытый никелем; 4 - титан; 5 - никель
Рисунок 1.15 - Анодные поляризационные кривые (50 мВ/ мин) различных образцов в растворе 0,5 Н №С1 при комнатной температуре [78]
Результаты длительных испытаний исследуемых образцов при анодной поляризации (100 А/м2) в растворе 0,5Н ЫаС1 при комнатной температуре представлены
на рисунке 1.16.

1-Тц покрытый никелем после плазменной обработки; 2- Т1гН1; 3-титан, покрытый никелем
Рисунок 1.16 - Гальваническое изменение потенциала коррозии во времени [78]
Из рисунка 1.16 видно, что никелевое покрытие, нанесённое электролитическим способом на подложку из Тц при анодной поляризации растворяется за время около 2 ч, на что расходуется количество электричества, примерно соответствующее нанесению данного слоя из никеля. Образцы, обработанные потоками плазмы, при этом имели стабильный потенциал равный 1,8 В в течение 100 ч испытаний, а скорость их коррозии не превышала 0,01 г/(м2ч).
В результате анализа результатов проведённых исследований был сделан вывод, что метод импульсной плазменной обработки титана, покрытого слоем электролитического никеля, позволяет осуществлять легирование поверхности никелем. При этом возмож-