Bl-iżvilupp tal-esplorazzjoni tar-riżorsi polari u t-tbaħħir polari, attenzjoni sinifikanti ġiet diretta lejn materjali għal tagħmir polari u teknoloġiji protettivi kontra ħsara f'ambjenti estremi. Biex tindirizza l-ħtiġijiet ta 'protezzjoni mill-korrużjoni tal-azzar tal-inġinerija tal-baħar u l-evalwazzjoni tal-prestazzjoni tal-istainless steel taħt kundizzjonijiet ta' temperatura baxxa, it-teknoloġija tal-kisi tal-lejżer ġiet impjegata biex tiffabbrika azzar inossidabbli awstenitiku 316L u kisjiet tal-istainless steel duplex 2205 fuq il-wiċċ tal-azzar FH690. Dawn il-kisi għaddew minn test ta 'espożizzjoni ta' sena fl-ambjent atmosferiku tal-Istazzjon Zhongshan fl-Antartika. Ir-riżultati wrew li l-kisi tal-istainless steel effettivament naqqsu r-rata ta 'korrużjoni tas-sottostrat tal-azzar tal-baħar. Ġew analizzati l-mikrostruttura, il-mikroebusija, l-imġieba triboloġika, l-imġieba tal-korrużjoni elettrokimika, u l-istabbiltà tal-kampjuni taħt kundizzjonijiet polari ta 'temperatura baxxa. Is-sejbiet indikaw li l-kisi 316L wera korrużjoni minuri tal-pitting, filwaqt li l-kisi 2205 wera korrużjoni selettiva żgħira. Iż-żewġ kisjiet żammew il-livelli ta 'qabel l-espożizzjoni tagħhom ta' mikroebusija u reżistenza għall-ilbies, bi tnaqqis żgħir fir-reżistenza għall-korrużjoni. Il-kisi tal-istainless steel miksi bil-lejżer wera stabbiltà fl-istruttura tal-fażi u l-prestazzjoni fl-ambjent tal-espożizzjoni atmosferika tal-Antartiku, li jipprovdi protezzjoni effettiva lis-sottostrat tal-azzar b'temperatura baxxa. Dawn ir-riżultati joffru appoġġ siewi għall-valutazzjoni tal-adattabilità ambjentali tal-materjali użati fit-tagħmir polari u l-avvanz tat-teknoloġiji tal-kisi reżistenti għall-korrużjoni.

F'dawn l-aħħar snin, bit-tisħin globali, l-iskarsezza tar-riżorsi u l-bidliet ambjentali, l-esplorazzjoni tar-riżorsi polari, l-avvanz tat-tbaħħir polari, u s-salvagwardja tal-interessi polari ġabru attenzjoni dejjem akbar min-nazzjonijiet madwar id-dinja. Ir-riċerka stabbiliet li r-reġjun tal-Artiku fih madwar 30% tal-gass naturali mhux żviluppati tad-dinja u 13% tar-riżervi taż-żejt mhux żviluppati tiegħu, filwaqt li l-Antartika tospita l-akbar qasam tal-faħam fid-dinja, li jinsab taħt il-kappa tas-silġ tal-Antartika tal-Lvant, b'riżerva stmata ta 'madwar 500 biljun tunnellata. Fil-proċessi ta 'esplorazzjoni, żvilupp, u preservazzjoni ta' reġjuni polari, il-prestazzjoni operattiva ta 'tagħmir polari ta' prestazzjoni għolja bħal icebreakers, pjattaformi offshore, u stazzjonijiet terrestri hija ta 'importanza kritika. Madankollu, l-ambjent polari huwa kumpless u ħarxa, b'temperaturi annwali medji ta' madwar -22.3°C fl-Artiku u bejn -28.9°C u -35°C madwar il-kontinent Antartiku. Minn 1 sa 4 xhur tas-sena biss jesperjenzaw temperaturi medji ta' kull xahar bejn 0°C u 10°C, b'kundizzjonijiet estremi tat-temp ibaxxu t-temperaturi tas-servizz sa -70°C. Flimkien ma 'gales niexfa, radjazzjoni ultravjola intensa, ċikli ta' ffriżar u tidwib, u silġ maltemp, tagħmir polari huwa soġġett għal ħsara ta 'korrużjoni fit-tul u severa minn espożizzjoni atmosferika f'temperatura baxxa. Għal komponenti li jiċċaqilqu fi icebreakers, pjattaformi tat-tħaffir, u sistemi ta 'ħażna, għandha tiġi kkunsidrata wkoll ħsara addizzjonali minn stress u tagħbijiet ta' xedd. Konsegwentement, l-adattabilità ambjentali ta 'materjali għal tagħmir polari ilha punt fokali ta' riċerka akkademika estensiva.

Bħalissa, materjali metalliċi għal tagħmir polari jikkonsistu primarjament minn azzar b'temperatura baxxa, li huma azzar ta 'prestazzjoni għolja ddisinjati biex juru toughness eċċellenti u weldjabbiltà f'temperaturi baxxi. Dawn tipikament jinkludu azzar b'liga baxxa bbażati fuq ferrite u azzar inossidabbli awstenitiku Fe-Cr-Ni. Azzar b'liga baxxa b'temperatura baxxa huma utilizzati b'mod wiesa 'minħabba l-kosteffettività tagħhom u huma komunement prodotti bl-użu tal-proċess ta' kontroll termomekkaniku (TMCP), li jsaħħaħ is-saħħa, it-toughness, il-weldjabbiltà, u jnaqqas il-kontenut tal-karbonju. Wang Chaoyi et al. wettqet esperimenti ta 'wweldjar bl-użu ta' wweldjar bl-ark mgħaddas fuq azzar b'temperatura baxxa ta 'grad 54 MPa ta' 460 mm ħxuna għal vapuri polari prodotti permezz ta 'TMCP. Huma sabu li f'temperatura baxxa estrema ta '-70 ° C, kampjuni miż-żona affettwata mis-sħana b'mikrostruttura bainitika waħda wrew ksur fraġli, filwaqt li l-materjal bażi b'mikrostruttura ferrite-bainite b'fażi doppja wera qawwa ogħla ta 'ksur u reżistenza akbar għall-propagazzjoni tal-qsim. Sun Shibin et al. investigat l-imġieba triboloġika tal-pjanċi tal-azzar tal-baħar TMCP FH36 ta 'ħxuna differenti f'20 ° C, -5 ° C, u -20 ° C. Is-sejbiet tagħhom wrew li l-mikrostruttura tal-wiċċ kienet tikkonsisti primarjament minn ferrite u perlit, filwaqt li r-reġjun ta 'ħxuna ta' nofs kien fih ferrite, perlita u bainite granulari. Il-mikrostruttura influwenzat direttament l-ebusija u r-reżistenza għall-ilbies, b'xedd li joborxu bħala l-mekkaniżmu dominanti, akkumpanjat minn għeja u xedd adeżiv. Hekk kif it-temperatura naqset, l-ebusija tal-wiċċ lokalizzata żdiedet, iżda l-iskadenza tal-materjal minħabba l-frizzjoni aggrava l-ilbies, li rriżulta f'binarji ta 'xedd usa' u aktar profondi u żieda fil-volum tal-ilbies. Li et al. studja l-imġieba tal-korrużjoni bikrija tal-azzar b'temperatura baxxa EH36 f'ambjent atmosferiku tal-baħar polari simulat, u nnota li l-korrużjoni baqgħet f'fażi aċċellerata f'temperaturi baxxi, b'rata ta '0.47 g·m⁻²·h⁻¹. L-azzar f'temperatura baxxa FH690 ta 'saħħa għolja joffri proprjetajiet mekkaniċi eċċellenti ta' temperatura baxxa; madankollu, f'ambjenti b'ħsara akkoppjata ta 'korrużjoni tal-ilbies, prodotti ta' korrużjoni sfużi u porużi jonqsu milli jirreżistu l-forzi ta 'shear tal-frizzjoni, u l-korrużjoni galvanika bejn is-sottostrat espost u l-prodotti tal-ilbies taċċellera aktar id-degradazzjoni. Il-mikrostruttura ta 'azzar b'liga baxxa b'temperatura baxxa hija suxxettibbli għal bidliet indotti mis-sħana u l-forzi mekkaniċi, li jwasslu għal instabbiltà fil-proprjetajiet mekkaniċi u ta' xedd. Barra minn hekk, in-nuqqas ta 'elementi passivating jirriżulta f'korrużjoni mgħaġġla f'ambjenti tal-baħar Cl⁻, li tnaqqas b'mod sinifikanti l-ħajja tas-servizz taħt kundizzjonijiet akkoppjati ta' korrużjoni tal-ilbies.

Ħsara materjali, bħal xedd u korrużjoni, tipikament tibda fil-wiċċ. Bl-użu ta 'teknoloġiji ta' kisi b'raġġ ta 'enerġija għolja biex jiffabbrikaw kisjiet ta' prestazzjoni għolja b'reżistenza integrata għal xedd ta 'temperatura baxxa u korrużjoni fuq il-wiċċ ta' azzar iebes ta 'inġinerija tal-baħar b'temperatura baxxa, jista' jinkiseb titjib sinifikanti fil-prestazzjoni tas-servizz ta 'tagħmir ta' inġinerija f'ambjenti polari estremi. Kisjiet ippreparati permezz ta 'kisi tal-lejżer fuq sottostrati ta' l-azzar tal-baħar EH32 urew ebusija superjuri u reżistenza għall-ilbies meta mqabbla mas-sottostrat wara ttestjar ta 'korrużjoni ffriżata f'temperatura baxxa f'-80 °C. L-għażla ta 'materjali xierqa tal-kisi ta' prestazzjoni għolja hija kritika biex tittejjeb il-ħajja tas-servizz tal-azzar tal-baħar. L-azzar li ma jsaddadx, bir-reżistenza għall-korrużjoni eċċellenti tiegħu, jindirizza n-nuqqas ta 'elementi passivi fl-azzar tal-baħar b'temperatura baxxa u, bħala liga bbażata fuq il-ħadid, jiżgura twaħħil metallurġiku robust matul il-proċess tal-kisi. L-istainless steel awstenitiku m'għandux transizzjoni duttili-fraġli f'temperaturi baxxi, li joffri toughness eċċezzjonali għall-impatt u reżistenza għall-korrużjoni. L-istainless steel duplex jipprovdi saħħa ogħla u reżistenza mtejba għall-ilbies, bi preċipitazzjoni kkontrollata ta 'fażijiet sekondarji li jippreservaw toughness tajba. Il-varjabilità irregolari tal-klimi polari tikkomplika s-simulazzjoni tat-testijiet tal-korrużjoni tal-espożizzjoni atmosferika, u tagħmel l-espożizzjoni atmosferika tal-kamp fit-tul fir-reġjuni polari l-aktar metodu ta 'evalwazzjoni affidabbli.

Dan l-istudju jindirizza r-rekwiżiti materjali għal tagħmir ta 'inġinerija polari u l-ħtieġa għall-protezzjoni kontra l-ħsara f'ambjenti estremi. It-teknoloġija tal-kisi tal-lejżer ġiet utilizzata biex tiffabbrika kisi tal-istainless steel awstenitiku 316L u duplex stainless steel 2205 fuq il-wiċċ tal-azzar FH690, segwit minn ittestjar tal-espożizzjoni fl-ambjent atmosferiku tal-Istazzjon Zhongshan fl-Antartika. Il-mikroebusija, l-imġieba triboloġika, l-imġieba tal-korrużjoni elettrokimika u l-istabbiltà tal-kampjuni taħt kundizzjonijiet polari ta 'temperatura baxxa ġew analizzati biex jipprovdu għarfien dwar l-adattabilità ambjentali u l-protezzjoni mill-korrużjoni tal-materjali tat-tagħmir polari. L-effikaċja protettiva tal-kisi miksi bil-lejżer 316L u 2205 fuq l-azzar FH690 fl-ambjent ta 'espożizzjoni atmosferika ta' l-Antartiku ġiet investigata.

Preparazzjoni Sperimentali
1.1 Preparazzjoni tal-kisi u Kundizzjonijiet ta' Espożizzjoni għall-Antartiku
Il-materjal tas-sottostrat użat f'dan l-esperiment kien azzar FH690 b'dimensjonijiet ta '100 mm × 25 mm × 10 mm. Il-wiċċ l-ewwel ġie illustrat b'sandpaper 1500-grit biex jinkiseb grif uniformi, segwit minn tindif ultrasoniku b'etanol anidru biex jitneħħew l-impuritajiet tal-wiċċ u ż-żejt, u mbagħad imnixxef għal użu sussegwenti. Trabijiet ta 'liga ta' l-istainless steel ta '316L u 2205, b'daqsijiet ta' partiċelli li jvarjaw minn 48 sa 74 μm, ġew magħżula bħala materjali tal-kisi u mnixxfa f'ambjent vakwu f'50 ° C għal 24 siegħa qabel il-kisi.

It-trab tal-liga ġew applikati b'mod uniformi fuq il-wiċċ tas-sottostrat bl-użu tal-metodu tat-trab issettjat minn qabel, bi ħxuna tal-kisi ta 'madwar 2 mm u dimensjoni planari ta' 50 mm × 25 mm. Lejżer semikonduttur akkoppjat bil-fibra (RECI Laser, DAC4000) b'qawwa massima tal-ħruġ ta '4 kW intuża għall-kisi. Il-parametri tal-kisi kienu kif ġej: qawwa tal-lejżer ta '1.6 kW, dijametru tal-post ta' 2 mm, veloċità tal-iskannjar ta '800 mm/min, rata ta' sovrapożizzjoni ta '25%, u protezzjoni tal-atmosfera tal-argon. Wara l-kisi, il-kisi ġew illustrati b'sandpaper ta '1500-grit biex jaqblu mal-kundizzjoni tas-sottostrat, it-toqob ġew imtaqqbin f'postijiet speċifiċi għall-assemblaġġ tal-kampjun, u l-istat inizjali tal-kampjuni ġie fotografat u miżun.

L-iffissar ta 'kampjuni għall-espożizzjoni atmosferika fl-Antartika segwiet l-istandard GB/T 14165-2008, bil-wiċċ tal-kampjun pożizzjonat f'angolu ta' 45 ° mal-pjan orizzontali, kif muri fil-Figura 1. Il-kampjuni ġew skjerati fl-Istazzjon Zhongshan fl-Antartika għal tul tat-test ta 'sena (Diċembru 1 sa Diċembru 2022). Mal-irkupru, il-kampjuni ġew fotografati, u dawk bi prodotti ta 'korrużjoni ġew mgħaddsa f'soluzzjoni għat-tneħħija tas-sadid li fiha 2023 mL HCl, 100 mL ilma dejonizzat, u 100 g hexamethylenetetramine għal tindif ultrasoniku. Il-kampjuni mbagħad ġew laħlaħ bl-alkoħol, imnixxfa, fotografati, u miżun. Makkinar ta 'skarigu elettriku tal-wajer intuża biex jipproċessa l-kampjuni f'kampjuni iżgħar b'erja tal-wiċċ ta' 0.3 mm × 10 mm għal ttestjar sussegwenti.

1.2 Karatterizzazzjoni tal-kampjun u Ittestjar tal-Prestazzjoni Qabel u Wara l-Espożizzjoni għall-Antartika
Il-kisi qabel u wara l-espożizzjoni atmosferika tal-Antartika kienu kkaratterizzati għall-morfoloġija, il-kompożizzjoni u l-istruttura tal-fażi bl-użu ta 'mikroskopju elettroniku tal-iskannjar (SEM, ZEISS Gemini300), spettrometru dispersiv tal-enerġija tar-raġġi X (EDS, Oxford INCA 80), diffrattometru tar-raġġi X (XRD, Bruker D8 Advance), u mikroskopju konfokali tal-laser VK-CLSMX, 250 tal-iskannjar.

Il-mikroebusija tkejjel bl-użu ta 'tester tal-mikroebusija Vickers (Veiyee QHV-1000SPTA) f'20 punt magħżula b'mod każwali fuq il-wiċċ tal-kisi, b'tagħbija applikata ta' 200 g u ħin ta 'dwell ta' 15 s. Il-medja ta '20 kejl ittieħdet bħala l-ebusija tal-wiċċ tal-kisi. L-imġieba triboloġika lineari niexfa li tiżżerżaq tal-kisi ġiet evalwata bl-użu ta 'magna tal-ittestjar multifunzjonali ta' frizzjoni u xedd (Rtec MFT-5000) b'forza normali applikata ta '10 N, tul ta' xedd ta '1800 s, distanza reċiproka ta' 3 mm, u ballun taċ-ċeramika SiN (6.35 mm dijametru) bħala l-counterface. Il-binarji tal-ilbies ġew analizzati bl-użu ta 'morfometru tridimensjonali (Bruker Contour GT-K). L-imġiba tal-korrużjoni f'10 ± 0.1°C ġiet ivvalutata bl-użu ta' workstation elettrokimiku (Gamry Reference 3000) f'soluzzjoni ta' 3.5 wt.% NaCl b'sistema ta' tliet elettrodi: wajer tal-platinu bħala l-kontro-elettrodu, elettrodu Ag/AgCl bħala l-elettrodu ta' referenza, u l-kisi bħala l-elettrodu resulat bħala l-elettrodu ta' ħidma resulat. mm × 10 mm żona tax-xogħol. L-ittestjar tal-potenzjal ta 'ċirkwit miftuħ (OCP) sar għal 10 s bi frekwenza ta' kampjunar ta '1800 s⁻¹, segwit minn spettroskopija ta' impedenza elettrokimika (EIS) f'OCP b'firxa ta 'frekwenza ta' 0.5 kHz sa 100 mHz. Il-polarizzazzjoni potenzjodinamika twettqet b'rata ta 'scan ta' 10 mV·s⁻¹, li tibda minn potenzjal inizjali ta '-1 V relattiv għal OCP u tispiċċa meta d-densità tal-kurrent tal-polarizzazzjoni anodika laħqet 0.3 mA·cm⁻², li tagħti l-kurva tal-polarizzazzjoni Tafel. Kull test triboloġiku u elettrokimiku ġie ripetut mill-inqas tliet darbiet biex tiġi żgurata l-eżattezza.

2 Riżultati u Diskussjoni
2.1 Morfoloġija u Analiżi tat-Telf tal-Massa
Il-morfoloġija mikroskopika tal-kisi wara l-preparazzjoni tidher fil-Figura 2. Iż-żewġ kisjiet kisbu twaħħil metallurġiku sodisfaċenti mas-sottostrat, li juru strutturi uniformi u densi mingħajr difetti bħal xquq, pori, inklużjonijiet, jew nuqqas ta 'fużjoni fl-interface. L-analiżi tal-kompożizzjoni tal-elementi ewlenin fil-kisi hija ppreżentata fit-Tabella 1. Cr u Mo, elementi kritiċi reżistenti għall-pitting fl-istainless steel, jiffurmaw film ta 'passivazzjoni dens f'ambjenti korrużivi, filwaqt li Ni huwa l-element primarju li jistabilizza l-awstenite. Il-kisi tal-lejżer, filwaqt li jikseb twaħħil metallurġiku bejn il-kisi u s-sottostrat, jintroduċi xi dilwizzjoni, b'elementi mis-sottostrat li jemigraw fil-kisja, li jirriżultaw f'kontenut ta 'Cr u Ni kemmxejn aktar baxx meta mqabbel mal-kompożizzjonijiet nominali taż-żewġ azzar li ma jissaddadx.

Il-Figura 3 turi l-morfoloġija makroskopika taż-żewġ kisjiet tal-istainless steel fl-istat inizjali tagħhom, wara sena ta 'espożizzjoni fl-Istazzjon Zhongshan fl-Antartika, u wara t-tneħħija tas-sadid. Fl-istat inizjali tagħhom, is-sottostrat tal-azzar FH1, il-kisi 690L u l-kisi 316 urew tleqqija metallika qawwi (Figuri 2205a, 3d) b'karatteristiċi tal-wiċċ eċċellenti. Wara sena ta 'espożizzjoni fl-Istazzjon ta' Zhongshan, il-kisi baqa 'magħqud sew mas-sottostrat mingħajr qsim jew delamination. Is-sottostrat ta 'l-azzar FH3 għadda minn korrużjoni, jirreaġixxi ma' l-ossiġnu biex jifforma saff ta 'ossidu maħlul uniformi, li għadda minn tleqqija metallika għal lewn kannella (Figuri 1b, 690e). Il-prodotti primarji tal-korrużjoni tal-azzar FH3 f'ambjent atmosferiku tal-baħar jinkludu α-FeOOH, β-FeOOH, u Fe₃O₄. Pożizzjonat f'angolu ta '3 ° mal-art, ix-xita u l-borra fl-Antartika ikkawżaw prodotti ta' korrużjoni mis-sottostrat FH690 biex jiċċirkolaw fuq il-kisi, u dawru xi żoni kannella griż. Wara t-tneħħija tas-sadid, il-prodotti tal-korrużjoni griż-kannella fuq l-uċuħ tal-kisi sparixxew, u l-morfoloġija tal-wiċċ tal-kisi 45L u 690 wriet devjazzjoni minima mill-istat inizjali tagħhom (Figuri 316c, 2205f), li jindika protezzjoni effettiva tas-sottostrat FH3.

Ġew irrappurtati l-karatteristiċi mikroskopiċi tal-azzar b'liga baxxa wara l-korrużjoni fl-ambjent atmosferiku tal-Antartiku, li tipikament jiffurmaw prodotti ta 'korrużjoni imblokka, lamellari jew petali akkumpanjati minn xquq u karatteristiċi ta' pitting. Il-morfoloġija mikroskopika taż-żewġ kisjiet ta 'l-istainless steel wara sena ta' espożizzjoni atmosferika fl-Istazzjon Zhongshan hija murija fil-Figura 1. Il-wiċċ tal-kisi 4L wera bosta toqob ta 'pitting, b'differenzi negliġibbli fil-kontenut ta' element tal-metall ġewwa u barra l-fosos, għalkemm il-kontenut ta 'ossiġnu kien ogħla fuq il-ħitan tal-ħofra. L-azzar li ma jsaddadx jiddependi fuq elementi passivating faċilment bħal Cr u Mo biex jiffurmaw film ta 'ossidu dens biex jirreżisti l-korrużjoni Cl⁻; kontenut ogħla ta 'ossiġnu jindika film ta' passivazzjoni aktar dens, b'żoni ta 'kontenut ta' film ta 'passivazzjoni aktar baxxi preferibbilment imsadda. Il-wiċċ tal-kisi 316 wera karatteristiċi ta 'korrużjoni selettivi, bir-reġjuni ta' austenite (B2205) ta 'kontenut ta' Cr aktar baxx jissaddad preferenzjali, filwaqt li r-reġjuni tal-ferrite (B2) b'kontenut ogħla ta 'Cr urew livelli ogħla ta' ossiġnu u kwalità superjuri tal-film ta 'passivazzjoni.

Il-morfoloġija konfokali tal-lejżer taż-żewġ kisjiet tal-istainless steel wara sena ta 'espożizzjoni atmosferika fl-Istazzjon Zhongshan fl-Antartika hija murija fil-Figura 1. Il-kisi 5L wera bosta siti żgħar ta' korrużjoni tal-pitting, b'xi ħofor żgħar li jingħaqdu u jingħaqdu f'ħofor akbar, l-aktar fonda laħqet 316 μm. B'kuntrast, il-kisi 12.89 ma wera l-ebda karatteristiċi ta 'korrużjoni pitting, primarjament għaddejjin minn korrużjoni selettiva żgħira, bil-morfoloġija mikroskopika tagħha li tirrifletti l-istruttura karatteristika ta' fażi doppja tal-istainless steel duplex.

L-analiżi tal-fażi taż-żewġ kisjiet tal-istainless steel fl-istat inizjali tagħhom u wara sena ta 'espożizzjoni atmosferika fl-Istazzjon Zhongshan (Figura 1) wriet li l-kisi 6L u 316 żammew struttura awstenitika ta' fażi waħda stabbli u struttura awstenitika-ferritika ta 'fażi doppja, rispettivament, kemm qabel kif ukoll wara l-espożizzjoni. L-uċuħ tal-kisi esperjenzaw biss korrużjoni minuri mingħajr akkumulazzjoni sinifikanti ta 'prodotti ta' korrużjoni. Minħabba li l-ħxuna tal-film ta 'passivazzjoni tipikament ma taqbiżx l-2205 nm, ma nstabu l-ebda quċċata ta' diffrazzjoni addizzjonali. Il-kisi 10L u 316 miksi bil-lejżer urew stabbiltà tal-fażi fl-ambjent ta 'espożizzjoni atmosferika ta' l-Antartiku.

Ibbażat fuq ir-riżultati ta 'hawn fuq, il-prodotti tal-korrużjoni osservati fuq il-kampjuni oriġinaw mis-sottostrat, filwaqt li l-kisi nfushom ma wrew l-ebda tibdil sinifikanti. Il-metodu tat-telf tal-massa kien impjegat biex jinvestiga r-rata ta 'korrużjoni tal-kampjuni u jevalwa l-effikaċja protettiva tal-kisi tal-istainless steel. Fi studji tal-korrużjoni tal-espożizzjoni atmosferika, it-telf tal-massa tal-korrużjoni u r-rata tal-korrużjoni tal-materjali metalliċi huma kkalkulati bl-użu tal-ekwazzjonijiet li ġejjin: fejn ω tirrappreżenta t-telf tal-massa tal-korrużjoni għal kull unità ta’ erja (g/m²), ν tindika r-rata ta’ korrużjoni (mm/a), m_t hija l-massa tal-kampjun wara t-tneħħija tas-sadid (g), m_0 hija l-massa tal-kampjun qabel l-espożizzjoni tal-kampjun (g), S cm² hija l-erja tal-wiċċ (g) densità ta 'l-azzar b'liga baxxa (madwar 7.86 g/cm³), u t huwa l-ħin ta' espożizzjoni (h).

It-telf tal-massa kkalkulat u r-rata ta 'korrużjoni medja tal-azzar FH690 taħt il-protezzjoni taż-żewġ kisjiet huma ppreżentati fil-Figura 7. Taħt il-kisi 316L, it-telf tal-massa tal-azzar FH690 kien 12.5 mg·cm⁻², b'rata medja ta' korrużjoni ta '15.9 μm·a⁻¹; taħt il-kisi 2205, it-telf tal-massa kien 12.8 mg·cm⁻², b'rata medja ta 'korrużjoni ta' 16.3 μm·a⁻¹. Iż-żewġ kisjiet urew korrużjoni negliġibbli fl-ambjent atmosferiku ta 'l-Antartiku, li jipprovdu protezzjoni effettiva lis-sottostrat ta' l-azzar FH690. Ir-rati medji ta 'korrużjoni taħt iż-żewġ kisjiet kienu kważi identiċi, bit-telf tal-massa kollu attribwit għas-sottostrat espost. Meta mqabbel mar-rata ta 'korrużjoni ta' azzar tal-baħar ta 'grad 690 MPa mhux protett fl-atmosfera Antartika (18.7 μm·a⁻¹), inkiseb tnaqqis sinifikanti.

2.2 Mikroebusija
Il-Figura 8 turi l-mikroebusija medja taż-żewġ uċuħ tal-kisi tal-istainless steel. Il-valuri inizjali tal-mikroebusija tal-kisi 316L u 2205 kienu 279.19 HV₀.₂ u 392.77 HV₀.₂, rispettivament. Tipikament, il-mikroebusija tal-fond 316L ma taqbiżx 200 HV₀.₂, filwaqt li dik tal-fond 2205 hija bejn wieħed u ieħor 300 HV₀.₂. L-ebusija ogħla tal-kisi miksi bil-lejżer tista 'tiġi attribwita għal żewġ fatturi: l-ewwel, it-tkessiħ rapidu matul il-kisi tal-lejżer jirriżulta fi strutturi ta' qamħ equiaxed dendritiku u fini, li jikkontribwixxu għat-tisħiħ tal-irfinar tal-qamħ; it-tieni, it-twaħħil metallurġiku bejn is-sottostrat u l-kisi jippermetti li elementi mill-azzar FH690 jitħalltu fil-kisi tal-istainless steel, u jsaħħaħ l-ebusija. Dan huwa sostnut minn riżultati EDS (Tabella 1), li jindikaw dilwizzjoni ta 'Fe, li jnaqqsu l-kontenut ta' elementi oħra. Wara sena ta 'espożizzjoni atmosferika fl-Istazzjon ta' Zhongshan, il-mikroebusija tal-kisi baqgħet prattikament mhux mibdula, u wriet adattabilità ambjentali eċċellenti.

2.3 Imġieba Triboloġika
Il-Figura 9 tippreżenta l-imġieba triboloġika taż-żewġ kisjiet tal-istainless steel qabel u wara l-espożizzjoni atmosferika tal-Antartiku. Taħt kundizzjonijiet ta 'frizzjoni niexfa li jiżżerżqu, il-koeffiċjent ta' frizzjoni (COF) stabbilizza wara madwar 300 s, u laħaq valur stabbli ta 'madwar 0.7. Wara 1 sena ta 'espożizzjoni atmosferika fl-Istazzjon ta' Zhongshan, il-COF tal-kisi 316L naqas ftit meta mqabbel mal-istat inizjali tiegħu, filwaqt li dak tal-kisi 2205 baqa 'l-istess. It-telf tal-volum ta 'l-ilbies taż-żewġ kisjiet baqa' konsistenti qabel u wara l-espożizzjoni, bil-kisi 2205 juri volum ta 'xedd aktar baxx mill-kisi 316L. Il-profili tal-binarji tal-ilbies tal-kisi 2205 kienu inqas baxxi minn dawk tal-kisi 316L, u jindikaw reżistenza superjuri għall-ilbies. Il-kisi 316L wera ħniek evidenti fit-truf tal-binarji tal-ilbies, li jirriżultaw minn deformazzjoni tal-plastik taħt il-pressjoni tal-ballun li jiżżerżaq. Ir-rata tal-ilbies (μ) tal-kisi ġiet ikkalkulata bl-użu tal-ekwazzjoni Archard: fejn V hija t-telf imkejjel tal-volum tal-ilbies (mm³), N hija t-tagħbija normali (N), u d hija d-distanza totali li tiżżerżaq (m).

Ir-riżultati kkalkulati, murija fil-Figura 9d, jindikaw li r-rati tal-ilbies tal-kisi 316L u 2205 kienu bejn wieħed u ieħor 8.35 × 10⁻⁶ mm³·N⁻¹·m⁻¹ u 7.85 × 10⁻⁶ mm³·N⁻¹·m⁻¹, rispettivament. Wara l-espożizzjoni atmosferika tal-Antartiku, ir-rati ta 'xedd taż-żewġ kisjiet baqgħu fil-livelli ta' qabel l-espożizzjoni tagħhom, u wrew reżistenza stabbli għall-ilbies.

Il-Figura 10 turi l-morfoloġija tal-binarji tal-ilbies taż-żewġ kisjiet tal-istainless steel wara sena ta 'espożizzjoni fl-Istazzjon ta' Zhongshan, bir-riżultati tal-iskannjar tal-punt EDS ipprovduti fit-Tabella 1. Il-wisa 'tal-binarji tal-ilbies tal-kisi 2L kien 316 μm, filwaqt li dak tal-kisi 565.72 kien 2205 μL konsistenti mal-massa osservata għall-akbar μ495.71 telf. kisi. Morfoloġikament, iż-żewġ kisjiet urew skanalaturi tal-ħrit u saffi ta 'trasferiment fil-binarji tal-ilbies, li jindikaw l-okkorrenza ta' xedd li joborxu u kolla. Il-kisi 316L wera prevalenza ogħla ta 'saffi ta' trasferiment, b'xedd adeżiv ikun aktar prominenti, filwaqt li l-kisi 316 wera skanalaturi tal-ħrit aktar evidenti, li jissuġġerixxu xedd li joborxu bħala l-mekkaniżmu dominanti. Is-saffi ta 'trasferiment urew kontenut ta' ossiġnu estremament għoli, attribwit għal sħana frizzjonali waqt xedd reċiproku li jippromwovi l-ossidazzjoni ta 'elementi passivating bħal Cr u Mo.

2.4 Imġieba ta 'Korrużjoni Elettrokimika
Figura 11 turi l-kurvi ta 'polarizzazzjoni potenzjodinamiċi taż-żewġ kisjiet tal-istainless steel, b'parametri ta' korrużjoni elettrokimiku elenkati fit-Tabella 3. Wara sena ta 'espożizzjoni atmosferika fl-Istazzjon ta' Zhongshan, il-kurva ta 'polarizzazzjoni potenzjodinamika tal-kisi 1L wriet bidla minima fit-tendenza, għalkemm il-potenzjal ta' tqassim tal-pitting (E_b. mV) ċċaqlaq ftit qabel, u d-densità tal-kurrent passiv (i_p) irdoppja. L-intervall tal-passivazzjoni (ΔE) tal-kisi 316 baqa 'madwar 536.8 mV, iżda l-i_p żdied minn 503.7 μA·cm⁻² għal 2205 μA·cm⁻² wara l-espożizzjoni. Wara l-espożizzjoni, ir-reżistenza għall-korrużjoni kemm tal-kisi 1300L kif ukoll 2.455 naqset fi gradi differenti, attribwiti għal difetti tal-wiċċ indotti mill-atmosfera korrużiva tal-Antartika.

Il-Figura 12 tippreżenta r-riżultati tal-ispettroskopija tal-impedenza elettrokimika (EIS) għaż-żewġ kisjiet tal-istainless steel. Wara 1 sena ta 'espożizzjoni atmosferika, il-plots ta' Nyquist (Figura 12a) tal-kisi 316L u 2205 wrew raġġi ta 'ark abilità mnaqqsa, li jindikaw tnaqqis fir-reżistenza tat-trasferiment tal-ħlas u l-istabbiltà tal-film tal-passivazzjoni. Fil-plots ta 'Bode (Figura 12b), il-modulu ta' impedenza (|Z|) f'0.1 Hz, li tipikament jirrifletti r-reżistenza tal-polarizzazzjoni tal-materjal fis-soluzzjoni, naqas wara l-espożizzjoni għaż-żewġ kisjiet, li jfisser reżistenza mnaqqsa għall-korrużjoni. Barra minn hekk, angolu ta 'fażi akbar u firxa usa' fir-reġjun tal-frekwenza tan-nofs jindikaw stabbiltà akbar tal-film ta 'passivazzjoni. Wara l-espożizzjoni, l-angolu tal-fażi ta 'frekwenza medja tal-kisi 316L naqas u naqas, filwaqt li dak tal-kisi 2205 naqas ukoll, li jirrifletti tnaqqis fil-kwalità tal-film tal-passivazzjoni. Minħabba l-preżenza ta 'żewġ kostanti ta' ħin fil-proċess ta 'korrużjoni, intuża mudell b'saff doppju (daħla fil-Figura 12a) biex taqbel mad-dejta, kif muri fit-Tabella 4. L-impedenza tas-saff ta 'barra poruż (R_p) kienet sinifikament aktar baxxa minn dik tas-saff ta' ġewwa (R_c), li jindika li r-reżistenza tar-reazzjoni tal-elettrodu tal-kisi kienet primari rregolata mill-pass tat-trasferiment tal-ħlas. Wara l-espożizzjoni, l-R_c taż-żewġ kisjiet naqas. Minkejja tnaqqis żgħir fir-reżistenza għall-korrużjoni wara l-espożizzjoni atmosferika tal-Antartiku, il-kisi miksi bil-lejżer żamm stat ta 'passivazzjoni stabbli u rata ta' korrużjoni baxxa, u komplew jipprovdu protezzjoni effettiva lill-azzar tal-baħar b'temperatura baxxa.

3 Konklużjoni

F'dan id-dokument, 316L azzar inossidabbli awstenitiku u 2205 kisi ta 'l-istainless steel duplex ġew ippreparati fuq is-sottostrat FH690 ta' l-azzar tal-baħar b'temperatura baxxa permezz tat-teknoloġija tal-kisi tal-lejżer. Il-kisi ġew esposti għall-atmosfera għal sena fl-Istazzjon Zhongshan fl-Antartika. Ġew analizzati l-effett protettiv, il-mikrostruttura, l-ebusija, il-frizzjoni u l-ilbies, u l-imġieba tal-korrużjoni elettrokimika taż-żewġ kisjiet. Ir-riżultati huma kif ġej:

(1) Pitting ħafif seħħ fuq il-wiċċ tal-kisi 316L, u korrużjoni selettiva żgħira seħħet fuq il-wiċċ tal-kisi 2205. Iż-żewġ kisjiet tal-istainless steel jistgħu jżommu struttura ta 'fażi stabbli, li għandha rwol protettiv tajjeb fuq is-sottostrat tal-azzar FH690 u tnaqqas ir-rata ta' korrużjoni atmosferika tas-sottostrat.

(2) Il-mikroebusija taż-żewġ kisjiet bilkemm inbidlet; il-koeffiċjent tal-frizzjoni kien stabbli f'madwar 0.7, u r-rati ta 'xedd ta' kisi 316L u 2205 inżammu f'madwar 8.35 u 7.85 × 10-6 mm3·N-1·m-1, rispettivament; il-kisi 316L kien prinċipalment soġġett għal xedd adeżiv, filwaqt li l-kisi 2205 kien prinċipalment soġġett għal xedd li joborxu. Iż-żewġ kisjiet setgħu jżommu reżistenza stabbli mekkanika u għall-ilbies qabel u wara l-espożizzjoni għall-Antartiku.

(3) Ammont żgħir ta 'difetti tal-korrużjoni ġew iġġenerati fuq il-wiċċ taż-żewġ kisjiet, li rriżultaw f'żieda fid-densità tal-kurrent passiv, potenzjal ta' tqassim bikri tal-kisi 316L, u tnaqqis fl-impedenza tal-film tal-passivazzjoni taż-żewġ kisjiet, iżda xorta kienu kapaċi jżommu effett ta 'passivazzjoni tajjeb u rata baxxa ta' korrużjoni.