位错对形变304亚稳态不锈钢中奥氏体的电化学性能的影响

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1、航空学报ActaAeronauticaetAstronauticaSin／caOct．252014V01．35No．102857—2864ISSN1000．6893CN11．1929／Vhttp：／／hkxb．buaa．eduCDhkxb@buaa．educa位错对形变304亚稳态不锈钢中奥氏体的电化学性能的影响谢金鹏，骆红云*，吕金龙，叶康琳北京航空航天大学材料科学与工程学院航空航天材料和性能重点实验室，北京100191摘要：AISI304亚稳态奥氏体不锈钢形变时容易发生相变，为避免产生相变马氏体而专注

2、于研究位错的影响，采用局部电化学技术研究了拉伸应变分别为o％、10％、20％、30％和40％时的AISI304不锈钢中奥氏体晶粒的电化学性能的变化规律，并分析了位错密度及位错组态对阻抗谱和动电位极化曲线等电化学性能的影响机理。研究结果表明：奥氏体的阻抗随位错密度的增大而降低，在低应变水平下位错密度的增大对阳极电流密度的降低有着重要作用；阳极电流密度随应变水平增加而增加，达到一个最大值后显著下降。通过扫描开尔文探针(SKP)的测量结果，计算得知位错堆积数比位错密度对阳极电流密度的影响更为显著，尤其是对于高应

3、变水平不锈钢。关键词：局部电化学；表面电势；位错堆积；位错密度；不锈钢中图分类号：V252；077文献标识码：A文章编号：1000—6893(2014)10—2857—08奥氏体不锈钢由于其具有较好的塑性和抗腐蚀性能而被广泛地应用于核电等环境，其塑性变形以位错缠结口]、晶界处位错堆积口3为主。此外，由于其具有较低的层错能，低温和高应变速率形变过程中也会形成宽的堆积层错和形变孪晶。其中有关不锈钢塑性的研究中，许多学者关注冷加工水平对不锈钢位错密度和错位类型变化的影响。Estrin等∞1提出面心立方金属的位错

4、反应机制，认为在变形开始阶段少量的滑移系开动，随着形变量的增大，位错缠结形成了胞状结构，然后位错胞数量增加，并且其尺度减小。位错胞内位错减少，而胞壁的位错数量却逐渐增多，随着变形量的增加，增大的存储能位错发生反应形成小角度亚晶界。冷轧304不锈钢奥氏体相中的位错密度可以通过对X射线衍射的分析来评价，结果显示位错密度随应变单调增加[4]。不锈钢抗腐蚀的研究结果发现：阳极电流密度并不是随应变单调变化的，而是随着塑性变形的增加会出现一个最大值口“]。对于该现象目前有2种解释，①塑性变形过程中位错结构的变化，变形

5、初期，出现新位错和堆积，然后堆积被破坏，位错重新排列到低能的组态；②电流密度在高应变水平时的降低与高位错密度区域的面积分数下降时的异质位错的重新排列有关[5’⋯。可见，位错密度和位错形态结构对不锈钢塑性变形以及变形后抗腐蚀性能均有较大影响。然而，关于不锈钢中亚稳态的奥氏体相在塑性变形中位错结构对腐蚀过程影响的研究却很少[5]。主要是由于304亚稳态不锈钢在塑性变形过程中会产生应变诱导马氏体阳砌，因此，在传统的电化学测量中马氏体的影响不能被消除。在以前的研究中，马氏体对阳极电流密度的影响被忽略n“。收稿El

6、期：2014-04—21；退修日期：2014—06—29；录用日期：2014．07—09；网络出版时间：2014-07．2315：18网络出版地址：WWW．cnki．netJkcms／detail／10752777／S1000．68932014．0156htmf基金项目：国家自然科学基金(51175023)*通讯作者Tel：010-82339905E—mail：lu07128@163tom飘强格武；XieJP，LuoHY。LyuJL．etal．EffectofdislocationOntheelectro

7、chemicalpropertyofausteniteindeformedA／S／304stainlesssteefsCJ2ActaAeronautfcaetAstronaut／caSin_fca，2014，35(10)：2857-2864．谢佥鹂．骆红云，吕金龙，冬位锫对形变304亚稳态不锈钢中奥氏体的电化学性能的影响EJ]．航空学报，2014，35(10)：2857-2864．航空学报Oct．252014VoI35No．10然而，事实上，应变诱导马氏体降低了腐蚀抗力已经在一些研究中被提及[12。。因此

8、，本文采用局部电化学技术来取代传统的电化学测量，测试区域是通过光学显微镜选择的相对平滑且具有较少滑移带的区域，以此来消除马氏体的影响。本文通过局部电化学阻抗谱(LEIS)和极化曲线的测量，得到了不同应变水平下主要的奥氏体相基体的阻抗和阳极电流，然后讨论其腐蚀行为。其中主要探讨了位错密度(通过维氏显微硬度来研究)和位错堆积数(通过扫描开尔文探针(SKP)测量的表面电势来计算)对电化学性能的影响。1实验研究1．1材料研究用2．0m