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《Acta Materialia》:出于预料!电化学抛光进程呈现马氏体相变

发布时间:2023-11-21 14:43:22 作者: 产品服务

  电化学抛光(EP)经过挑选性地去除工件外表区域中的特定零件(如粗糙度和氧化物)构成镜面状外表。当电压施加到酸性溶液中时,金属外表上的离子溶解,留下镜面。因为与机械抛光或聚集离子束研磨比较,EP不施加或许严峻改动金属试件外表特征的外力和/或变形,因而它被广泛用作制备金属试件以进行精确显微安排调查的工艺。虽然EP仅仅经过在阳极处向试件外表施加电流来引起电化学反响的进程;但是,风趣的是,现已调查到在几种亚稳奥氏体不锈钢的电化学抛光进程中产生了明显的α’马氏体相变,虽然已有报导在电化学充氢进程中在阴极产生马氏体相变。因而,本研讨剖析了α在电化学抛光进程中产生马氏体相变的特色,并提出了其机制。

  来自韩国浦项科技大学和首尔大学的学者研讨之后发现,16Cr-5Ni亚稳奥氏体不锈钢在电化学抛光(EP)进程中产生了明显的马氏体相变。经过电子背散射丈量发现,跟着外加电压的添加和放电时刻的延伸,α’马氏体量添加。风趣的是,经过比较EBSD、X射线衍射仪和铁氧体显微镜的丈量成果,能确认马氏体相变产生在产生EP的外表。用COMSOL多物理办法核算了不同外加电压下的外表电荷散布,探讨了电堆积诱发马氏体相变的机理。为了精确地考虑样品的外表形状,本研讨运用原子力显微镜丈量了粗糙度的三维空间散布,并将其作为COMSOL多物理模仿的初始条件。最终,经过反映外表电荷散布的第一性原理核算,得出结论:在电化学抛光进程中,因为外表电荷的积累,导致应力诱发奥氏体不锈钢外表的马氏体相变,由此产生明显的应力。与之相类似的文章以“Martensitic transformation during electrochemical polishing of metastable austenitic stainless steel”标题宣布在Acta Materialia。

  图1.用于粗糙度形状剖析的原子力显微镜(AFM)图画(a)30×30微米区域取得的3D图画,(b)3×3微米区域取得的3D图画,以及(c)3×3微米区域的Z轴高度散布等值线.不锈钢外表粗糙度周围产生的电化学抛光(EP)和氧化复原反响示意图。

  图3.EP模仿模型概述(a)EP的规划模仿条件和尺度,(b)不同界说的粗糙度及其相应的网格条件,以及(c)EP模仿的边界条件

  图4.用于密度泛函核算的铁结构的各种视图(a)FCC(111)体结构的超晶胞,(b)别离显现FCC(111)和BCC(110)面的超晶胞的俯视图.

  图5.电处理条件对16Cr-5Ni-0.15C-0.1N-0.9Si-0.3Mn(wt.%)不锈钢马氏体相变的影响(a)在1150℃下1h退火的样品的反极曲线和相图,以及(b)不同电压和不同电火花保持的时刻下马氏体含量的电子背散射图画.

  图10.面离子电荷密度(C/m2)转化为面心立方(111)面上每个Fe原子的电子数的进程;核算的面上电子电荷密度可经过以下两项除以面心立方(111)面上的电子数:面心立方(111)面上的面积和电子电荷量。

  图14.16Cr5Ni-0.15C-0.1N-0.9Si-0.3Mn(wt.%)不锈钢的室温线Mn(wt.%)不锈钢中,本研讨之后发现了一种意想不到的α’马氏体相变现象。用电子探针、X射线衍射仪和铁氧体显微镜对电火花处理后的试件做多元化的剖析,发现α’马氏体的构成大多散布在在不锈钢的结尾外表。使用原子力显微镜定量剖析了EP处理进程中外表粗糙度的形状特征,并对Rku、Rq和碱基长度数据来进行了统计剖析,以说明电化学抛光处理进程中α’马氏体的构成机制。依据粗糙面的形状和尺度进行了多物理模仿,核算了电堆积进程中每个铁原子经过粗糙面的电子数。经过密度泛函理论核算,确认了电子流入在晶格中产生的电致应力。经过对电化学抛光诱发应力下马氏体相变相互作用能的剖析,说明晰电化学抛光处理能够产生热力学安稳的α’马氏体相变。(文:SSC)