我国学者在提升不锈钢耐蚀性创新设计方面取得新进展

　　

图 (a) S32205双相不锈钢中含铌Z相包裹夹杂物（“夹杂物@Z相”核壳结构）表征；含铌与无铌S32205双相不锈钢在（b）72℃两倍浓度海水和（c）50℃ 6%FeCl₃溶液中耐腐蚀性能对比

　　在国家自然科学基金项目（批准号：U1960203）等资助下，东北大学姜周华教授、李花兵教授、张涛教授等与中信金属、山西太钢等单位合作在提升不锈钢耐蚀性创新设计方面取得新进展。研究成果以“利用铌铠甲包裹夹杂物提升双相不锈钢耐蚀性设计（Design for improving corrosion resistance of duplex stainless steels by wrapping inclusions with niobium armour）”为题，于近日在线发表于《自然?通讯》（Nature Communications）杂志上。文章链接：https://www.nature.com/articles/s41467-023-43752-8。

　　不锈钢具有优异的耐腐蚀性能，广泛应用于石化、环保、核电、海工等重点领域。但随着服役环境日益苛刻，不锈钢中少量的非金属夹杂物仍会诱发严重的腐蚀失效。目前，通过高洁净冶炼和夹杂物改性处理等方法改善不锈钢耐蚀性能的效果有限。本研究打破了传统“依靠洁净度控制和改性处理减轻夹杂物危害”的思维局限，创新提出“利用耐蚀铌铠甲（Z相）包裹有害夹杂物以显著提高双相不锈钢耐蚀性”的策略（图）。该方法巧妙运用了微合金化和异质形核原理，实现了两个关键目标控制：一是含铌Z相有效包裹夹杂物。从常用微合金元素（Ti、V和Nb）中筛选出铌作为理想元素，利用常规制备路线促使含铌Z相在夹杂物周围异质形核，形成“夹杂物@Z相”核壳结构，包裹夹杂物，使其与腐蚀性环境隔绝。二是Z相和周围基体具有良好的耐蚀性。在保证Z相本身具有高耐蚀性的前提下，确保Z相周围基体未发生严重贫化，依然具有良好的耐蚀性；Z相与基体间电势差小且能协调变形，避免发生电偶腐蚀和微缝隙腐蚀。

　　本研究独辟蹊径，巧妙施策，利用耐蚀“铌铠甲”（Z相）包裹有害夹杂物的方法有效缓解了夹杂物对不锈钢耐蚀性能的危害，为不锈钢材料腐蚀防护提供了新思路，对保障不锈钢制造的高端装备长寿命和安全稳定运行具有重要意义。