海洋环境下稀土夹杂物诱发局部腐蚀机理研究

【作者】 刘香军； 杨昌桥； 任慧平； 杨吉春； 金自力；

【机构】 内蒙古科技大学材料与冶金学院；

【摘要】 严酷海洋环境下,海洋工程钢易发生点蚀、均匀腐蚀、缝隙腐蚀等^[1]。在诸多腐蚀形式中,点蚀是海洋工程中最普遍同时也是最具破坏力的腐蚀形式,其破坏性强且监测困难^[1],夹杂物是诱发海洋工程钢发生点蚀的主要原因^[2]。彻底去除钢中夹杂物是不实现的,对夹杂物实施有效调控是减轻点蚀危害的最有效途径。为了对钢中夹杂物进行变性处理,科研工作者进行了诸如钙处理、锆-钛处理、稀土处理等调控工艺。经稀土处理后钢中Al₂O₃、MnS夹杂物可转变为球形或椭球型的RE₂O₃、RE₂S₃、RE₂O₂S、REAlO₃等夹杂物^[3],稀土除变性夹杂物外,还具有净化钢液、微合金化等作用,能够明显提高钢的综合性能^[4],稀土处理较其他处理方法具有显著的冶金学优势。本研究通过原位观测技术结合第一性原理计算方法研究了稀土夹杂物诱发局部腐蚀行为,结果表明:Ce₂O₃、Ce₂O₂S、CeAlO₃均为绝缘体,且Ce₂O₃、Ce₂O₂S、CeAlO₃夹杂物周围附近Fe基体并未形成明显的晶格畸变区,因此,Ce夹杂物与Fe基体之间不构成电偶腐蚀。夹杂物与Fe基体功函数从小到大的顺序为:Ce₂O₂S<Ce₂O₃<CeAlO₃<Fe基体<Al₂O₃,该顺序与浸泡实验中夹杂物和Fe基体的溶解顺序相吻合。Ce₂O₃、Ce₂O₂S、CeAlO₃夹杂物自身溶解且优先于Fe基体溶解,这是诱发局部腐蚀萌生的主要原因。更多还原