含銅（氮）抗菌不銹鋼的組織與性能研究.pdf

1、隨著人們生活水平的日益提高，抗菌、防菌的健康意識(shí)逐漸增強(qiáng)。近年來(lái)的病毒感染事件接連發(fā)生，直接危及人們的生命安全，由此抗菌不銹鋼這一新型鋼種應(yīng)運(yùn)而生。抗菌不銹鋼應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。高性能、多功能的抗菌型不銹鋼始終是人們研究開(kāi)發(fā)的目標(biāo)。從這個(gè)目標(biāo)出發(fā)，本文采用試驗(yàn)與理論相結(jié)合的方法，借助于先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)條件和分析測(cè)試工具，對(duì)含銅(氮)抗菌不銹鋼進(jìn)行了組織與性能的研究。本文的主要結(jié)論歸納為： ⑴利用高分辨電鏡與碳萃取復(fù)型技術(shù)對(duì)含銅鐵素體抗菌不銹

2、鋼中抗菌相粒子的組成和生長(zhǎng)機(jī)制進(jìn)行了分析。得出：抗菌相97％為銅，其余含有少量的錳和鐵元素，其成分和結(jié)構(gòu)上接近單質(zhì)的銅；該抗菌相與鐵素體基體主要存在(111)ε-Cu∥(110)α-Fe的取向關(guān)系，近似存在(111)ε-Cu∥(121)α-Fe的取向關(guān)系；抗菌相具有(111)[112]孿晶和層錯(cuò)的復(fù)雜多層結(jié)構(gòu)，且通過(guò)片層的沿長(zhǎng)度方向的擴(kuò)張沿[111]ε-Cu和[112]ε-Cu方向長(zhǎng)大。鐵素體抗菌不銹鋼中抗菌相的這種生長(zhǎng)機(jī)制在一定程度上

3、豐富了銅在鋼中沉淀析出理論。 ⑵鐵素體抗菌不銹鋼熱軋板在時(shí)效過(guò)程中，抗菌相的析出過(guò)程受擴(kuò)散機(jī)制控制，?？咕嗟呐R界析出溫度接近850℃，最佳析出溫度區(qū)間為750-800℃?？咕喑叽缭酱蟆⑽龀鰯?shù)目越多，則抗菌性越好。此外，欲獲得優(yōu)良的抗菌性，抗菌相的析出量不應(yīng)小于0.5％。在750-800℃的溫度區(qū)間進(jìn)行60分鐘時(shí)效，抗菌相的體積分?jǐn)?shù)可近似表達(dá)為時(shí)效時(shí)間，的線性方程ln1/1-f=1/4πIδ20κ2t-1/3πIδ30.該模型

4、對(duì)于抗菌相尺寸和體積分?jǐn)?shù)的控制以及時(shí)效工藝的調(diào)整具有理論指導(dǎo)意義。 ⑶利用EBSD對(duì)含銅鐵素體抗菌不銹鋼表面上的抗菌相進(jìn)行了分析。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，抗菌相主要分布在具有Goss([101]∥法向)取向的鐵素體晶粒內(nèi)部，這是因?yàn)榭咕嗟奈龀鰬T習(xí)面是(110)α-Fe。冷軋變形使表面Goss取向的晶粒減少，而以{111)Y為主要取向的晶粒增加。由于鐵素體基體中的抗菌相方向性析出，冷軋變形同時(shí)也引起表面抗菌相析出數(shù)量的下降和其形貌的改變，使得

5、冷軋后的抗菌性稍有下降，但耐蝕性得到改善；800℃時(shí)效90分鐘后，冷軋后的抗菌性亦可達(dá)到99.9％以上。 ⑷試驗(yàn)結(jié)果表明，氮可同時(shí)提高含銅奧氏體抗菌不銹鋼的抗菌性和耐蝕性。熱力學(xué)計(jì)算結(jié)果揭示，氮提高銅的活度系數(shù)，其關(guān)系式可表達(dá)為：lnfCu/f0Cu=0.53524+4.11xN-0.48x2N，式中的fCu是試驗(yàn)合金中銅的活度系數(shù)，f0Cu是無(wú)限稀多組元合金中銅的活度系數(shù)，xN是氮的摩爾濃度。從熱力學(xué)角度分析，較高濃度的氮使銅