不锈钢以其自身所具有的高度稳定特性,在生活和工业尤其是石油化工行业中得到越来越广泛的应用,成为当今必不可少的材料之一.然而,作为当前材料损失三大世界难题之一的金属腐蚀,则成为不锈钢材料进一步扩展使用领域的主要壁垒.目前,解决不锈钢材料腐蚀的主要措施有涂层及改变材料中的元素和含量(合金化).涂层法的防护研究已取得了一定的进展,但仍存在着严重不足,涂料在生产和应用过程中对环境造成的二次污染,使其本身丧失了生存的能力.在石油化工行业中的材料腐蚀,不仅仅是来自于化工介质的直接侵蚀,更多的是在实际生产中的高温、高压和连续操作条件下综合作用的结果.而以改变材料的元素和含量为主的防护措施,不仅降低了涂层防护的弊端,而且能有效地改善石油化工管线设备的服役寿命.因此,近年来该方法已成为该领域的研究热点.合金化作为提高不锈钢耐腐蚀性能的重要途径之一,通过控制引入的微量元素种类和含量,充分挖掘微量元素的改善潜力是当前不锈钢合金化的主要方向.微量合金元素的可控加入,除了会改变原有主合金元素形成析出相的析出过程、分布、结构等来改善基体的性能,更多的作用形式则是通过自身形成特定的析出相,起到细化晶粒和强化等作用.因此,合理控制引入元素的种类和用量,是得到特定析出相进而实现改善不锈钢性能的关键.迄今为止,关于通过掺杂合金元素来提高不锈钢的耐腐蚀性能的研究工作,主要集中于单一掺杂常见的合金元素或者稀土元素对不锈钢材料的性能改善等方面.相关研究表明,相较于常见的合金元素,其他的微量元素如Co、Nb、Ru等同样在掺杂量较少的前提下能够实现对不锈钢耐蚀性能的优化.此外,在合金化过程中,复合添加合金元素既保持了单一元素自身的特定优势,也可以借助与其他元素间的相互作用达到较优异的改善效果.同时,大量的研究结果也发现,无论是单一或复合添加合金元素,合金元素的加入量对不锈钢中掺杂合金元素的改善作用至关重要.本文从改善不锈钢耐蚀性角度出发,总结了近些年合金化对不锈钢耐蚀性能影响的研究进展,同时对不同合金元素共存时对不锈钢耐蚀性能的影响进行了总结.在此基础上,指出了在不锈钢耐腐蚀研究和改善其耐蚀性能过程中存在的问题、可能的改善措施及未来可能的发展方向.
不锈钢 合金元素 协同作用 耐蚀性能 稀土元素