Element-Resolved Corrosion Analysis of Stainless-Type Glass-Forming Steels
超薄钝化膜可有效防止不锈钢在腐蚀环境中的化学侵蚀;其稳定性主要取决于成分Fe-Cr-Mo的结构和化学之间的相互作用。特别是，沿表面的纳米级不均匀性可能对材料失效产生巨大影响，但目前还几乎不了解。解决不锈钢型玻璃形成Fe 50 Cr 15 Mo 14 C15 B6合金，并利用互补的高分辨率分析技术的组合，我们涉及近原子的洞察到不同的渐进纳米结构与时间和元素分辨溶解行为。在纳米尺度上的渐进元素偏析其次是在其影响的同时程度的钝化。一个有害的过渡，从铬控制的钝化钼控制的故障解剖原子的原子，展示了纳米知识的重要性，了解腐蚀。
2014-02-13 cond-mat.mtrl-sci
A micromechanical analysis of intergranular stress corrosion cracking of an irradiated austenitic stainless steel
辐照辅助应力腐蚀开裂（IASCC）是一种影响核压水堆（PWR）中使用的奥氏体不锈钢的材料退化现象，导致晶间裂纹的萌生和扩展。这种现象属于更广泛的晶间应力腐蚀开裂（IGSCC）。在这项研究中进行的辐照奥氏体不锈钢IGSCC的微观力学分析，以评估局部开裂条件。本文研究了一个在压水堆环境中进行质子辐照试验并出现沿晶开裂的304 L样品。连续切片，电子背散射衍射（EBSD）和两步错位程序进行重建的3D微观结构在一个扩展的体积，以评估统计开裂标准。还开发了一种方法来计算晶界（GB）正常取向的EBSD测量的基础上。统计分析表明，开裂优先发生GB法线对齐的机械载荷轴，但也为低值的Luster-Morris滑动传输参数。基于重构的三维微观结构，基于FFT的求解器和晶体塑性本构方程修改，以考虑在晶界处的滑移传输的细观力学模拟最后进行。这些模拟合理化的相关性实验获得一个单一的压力为基础的标准。这种微机械方法的实际优点和缺点进行了讨论。
2020-12-18 cond-mat.mtrl-sci
Effect of isothermal holding temperature on the precipitation hardening in Vanadium-microalloyed steels with varying carbon and nitrogen levels
研究了碳、氮含量和等温温度对含0.05wt%钒的钒微合金化钢的显微组织、析出相和拉伸性能的综合影响。制备两种不同的钒钢，一种具有较高的碳和较低的氮含量，HCLN钢，另一种具有较低的碳和较高的氮含量，LCHN钢，并在热变形后在500至750摄氏度的温度范围内进行等温保持处理。在两种钢中，在中间等温保持温度即600至650摄氏度下发现来自细小的钒碳氮化物沉淀物的最大沉淀强化。尽管LCHN钢的珠光体和贝氏体含量明显减少，铁素体平均晶粒尺寸变粗，铁素体基体中析出相和位错的相互作用减弱，但其屈服强度仍接近HCLN钢。这可能是由于LCHN钢中细小的钒析出相比HCLN钢具有更高的沉淀强化（20 ~ 50 MPa）。
2016-07-10 cond-mat.mtrl-sci
Early stages of dissolution corrosion in 316L and DIN 1.4970 austenitic stainless steels with and without anticorrosion coatings in static liquid lead-bismuth eutectic (LBE) at 500$^\circ$C
研究了316 L和DIN 1.4970奥氏体不锈钢与贫氧（C $_O$ < 10 $^-$ $^8$质量%）静态液态铅铋共晶（LBE）在500°C下接触600-1000 h后的溶解腐蚀行为的早期阶段（$\le$ 1000 h）。本研究的目的是确定未涂层钢的相对早期耐溶解腐蚀性，并评估所选候选涂层（Cr $_2$ AlC、Al $_2$ O $_3$、V $_2$ Al $_x$ C $_y$）的保护性。钢的显微组织和热机械状态的预期差异的同时暴露显示钢的晶粒尺寸，退火/变形孪晶的密度，和二次析出物对钢的溶解腐蚀行为的影响。这项研究的结果提供了建议，钢铁制造的目的是使用钢建造第四代铅冷快堆。
2021-07-13 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Chloride-induced corrosion of steel in concrete -- insights from bimodal neutron and X-ray microtomography combined with ex-situ microscopy
针对混凝土不透明导致钢筋腐蚀机理研究困难的问题，提出双峰X射线与中子显微断层原位成像结合异位SEM分析的方法，验证了组分分割可靠性，并通过桥梁混凝土芯样观测到早期局部腐蚀的多项特征，为腐蚀机理研究提供了有效技术手段。
2023-07-17 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Modelling hydrogen induced stress corrosion cracking in austenitic stainless steel
本文建立了一个模拟单晶奥氏体不锈钢变形和氢对应力腐蚀开裂影响的模型。该模型基于晶体塑性理论，将临界分解剪应力与晶体的塑性应变和强度联系起来。我们提出了一个解析表示的氢与材料的微观结构在变形过程中的相互作用，并模拟氢将在断裂前的空洞生长的影响。断裂前晶体机械性能的变化受晶体塑性变形时氢原子和位错系综的相互作用控制，并基于氢增强局部塑性（HELP）机制。通过分析氢对含孔洞材料力学性能的影响，考虑了氢对孔洞生长的影响。所提出的模型已经实现了使用用户材料（UMAT）在有限元软件（ABAQUS）的子程序的数值模拟结果与实验数据进行比较，并已得到验证。影响参数已被改变，以了解其影响和测试灵敏度。
2019-10-16 cond-mat.mtrl-sci
XPS on corrosion products of ZnCr coated steel: on the reliability of Ar+ ion depth profiling for multi component material analysis
X射线光电子能谱学结合Ar+离子蚀刻是一个强大的概念，以确定不同的化学状态的化合物的深度分布，重要的是获得信息的表面下或层界面。发生溅射损伤的可能性是已知的，但对锌基钢涂层（如ZnCr）的腐蚀产物的研究还不够充分。因此，在这项工作中，根据对离子溅射的稳定性研究参考材料。事实上，一些研究的化合物显示出非常不稳定的化学性质。根据这些研究结果，可以对实际样品的深度剖面的可靠性进行评级，以避免对所观察到的化学物质的误解。
2014-02-10 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Durability of MgO/hydromagnesite mortars -- Resistance to chlorides and corrosion
本研究评估MgO/水菱镁砂浆的耐久性，发现其抗氯离子渗透性能优异，且无氯化物时湿度是碳钢腐蚀速率的主要影响因素，该胶凝材料或可在特定实际条件下保护碳钢。
2024-05-13 cond-mat.mtrl-sci
A mesoscale phase-field model of intergranular liquid lithium corrosion of ferritic/martensitic steels
本文提出一种介观相场模型，通过增强晶界铬扩散模拟铁素体/马氏体钢在液态锂中的晶间腐蚀，重现了实验数据并揭示近表面晶粒密度和晶粒尺寸的关键作用。
2025-06-03 cond-mat.mtrl-sci cs.CE physics.app-ph
Characterizing accelerated precipitation in proton irradiated steel
离子辐照为研究裂变和聚变反应堆工厂材料的辐射效应提供了中子试验的一种有前途的替代方法。在这里，我们表明质子辐照可以定量地重现沉淀，导致反应堆压力容器钢脆化，剂量率比裂变反应堆运行中经历的高10,000倍。小角中子散射（SANS）是用来表征沉淀物的尺寸分布在含铜钢辐照的平均剂量约。7 mdpa，5 MeV质子。将我们的结果与文献中关于反应堆压力容器钢中至少含有1at.%镍的沉淀物体积分数随剂量率的变化符合幂律规律，其指数为0.25- 0.30，剂量率对沉淀物体积分数的影响在6个数量级以上。结合剂量率，碳被确定为在确定沉淀物尺寸方面发挥主导作用，增加了镍，锰和辐照温度的已知影响。我们讨论了从SANS推断的沉淀物的组成，考虑到以前的原子探针断层扫描研究。
2021-08-20 cond-mat.mtrl-sci
Influence of severe plastic deformation on the precipitation hardening of a FeSiTi steel
晶粒细化和高析出相体积分数（~6at.%）的复合强化效应采用原子探针层析成像和扫描透射电镜研究了时效前SPD处理对FeSiTi合金力学性能的影响。结果表明，细化的显微组织影响的析出动力学和二次硬化金属间相，观察到成核的位错和亚晶界上的非均匀的空间分布。结果表明，连续进行这两种强化机制的合金表现出较低的机械强度的增加比一个简单的估计的基础上的两个单独的强化机制的总和。
2012-09-07 cond-mat.mtrl-sci
Corrosion resistance of a water-borne resin doped with graphene derivatives applied on galvanized steel
本研究探究了掺杂不同浓度GO和rGO的水性树脂对镀锌钢的腐蚀防护效果，发现颗粒聚集会损害防护性能，而0.05 wt% rGO体系因良好阻隔性和锌表面钝化表现出持久防护效果。
2024-01-27 cond-mat.mtrl-sci
Preliminary corrosion studies of IN-RAFM steel with stagnant Lead Lithium at 550 C
在静态条件下研究了印度RAFMS（低活化铁素体马氏体钢）材料与液态金属铅锂（Pb-Li）的腐蚀，将Pb-Li在550 ℃下保持不同的持续时间，2500，5000和9000小时。根据重量损失测量计算腐蚀速率。使用SEM和SEM-EDX测量化学成分进行微观结构分析。还进行了显微维氏硬度和拉伸试验。发现铬从近表面区域浸出，并且发现在所有三种情况下表面硬度降低。晶界受到影响。一些颗粒从表面脱离，从而在表面显微照片中产生卵石状结构。在暴露于液态金属之后，拉伸强度没有显著降低。本文讨论了实验的细节和所获得的结果。
2017-06-15 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.ins-det
Atomic-scale study on core-shell Cu precipitation in steels: atom probe tomography and ab initio calculations
本研究结合APT、DFT和MD模拟，揭示了中锰钢中纳米级核壳Cu析出物的形成机制，发现Ni和Al在析出物外壳形成稳定共偏析以抑制Cu析出物生长，为开发Cu污染循环钢提供了理论方法。
2024-11-12 cond-mat.mtrl-sci
Mechanistic insights of dissolution and mechanical breakdown of FeCO3 corrosion films
了解X65碳钢在CO2条件下的腐蚀膜行为对确定腐蚀产物的形成和转化至关重要。本工作通过分子技术与成像相结合，呈现了pH和流动对腐蚀膜产生的化学变化和机械效应。菱铁矿、方铁矿和磁铁矿被鉴定为中性pH下的腐蚀产物，在低pH下被1 m/s的盐水流溶解和机械损伤，晶体尺寸减小约80%。相反，在pH 7和1 m/s的流速下，有利于从膜中去除整个晶体。
2021-02-05 cond-mat.mtrl-sci
Near-atomic investigation on the elemental redistribution during co-precipitation of nano-sized kappa phase and B2 phase in an Al-alloyed lightweight steel
University of Kassel（卡塞尔大学）；RWTH Aachen University（亚琛工业大学）
研究揭示了铝合金轻质钢中FCC基体中纳米级kappa和B2相共沉淀期间的元素再分布，通过多种技术揭示了两种相的形成机制及相互作用，为设计纳米级金属间化合物强化微结构提供新思路。
2026-01-20 cond-mat.mtrl-sci
Mechanism of cathodic protection of iron and steel in porous media
本文通过原位/非原位表征与电化学测量揭示阴极保护下钢-电解质界面的碱化、脱氧及氧化铁膜形成过程，提出整合浓差极化与活化极化的互补机理，解决了多孔介质中 CP 工作机制的长期争议。
2023-08-30 cond-mat.mtrl-sci
Effect of homogenization on precipitation behavior and strengthening of 17-4PH stainless steel fabricated using laser powder bed fusion
有效的后热处理对于在增材制造（AM）部件中实现高性能所需的微观结构至关重要。本文研究了均匀化对17-4PH钢组织-性能关系的影响。在17-4PH钢中观察到NbC、氧化物和ε-Cu的析出。为了设计最佳的后热处理，在1050 ° C下进行不同时间的均质化，然后在482 ° C下老化1小时。结果表明，均质化1小时后再进行时效处理，由于马氏体和原奥氏体晶粒细化，导致强度和塑性的最佳组合。热处理后的合金的拉伸性能得到了改善，超过了传统制造的17-4PH钢。通过对合金微观组织的综合分析，推测合金中的非共格ε-Cu析出相在均匀化过程中溶解，随后在时效过程中以共格富Cu团簇的形式重新析出。本研究表明，使用后热处理改变沉淀行为是一个有效的途径，以显着提高AM合金的机械性能。
2021-12-12 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Lattice modelling of corrosion induced cracking and bond in reinforced concrete
采用格点法来描述锈蚀钢筋、周围混凝土以及钢筋与混凝土界面的力学相互作用。带肋钢筋的横截面被认为是圆形的，假设变形钢筋的肋和周围混凝土的相互作用可以通过帽塑性界面模型来捕获。膨胀腐蚀过程由形成混凝土和钢筋之间的界面的网格单元中的本征应变表示。分析了几种不同腐蚀程度的拉拔试验。数值结果与文献中报道的实验进行了比较。研究了混凝土性能的影响。建议的晶格方法提供了深入了解腐蚀引起的开裂及其对粘结强度的影响。
2011-03-21 cond-mat.mtrl-sci
Revisiting the Influence of Sn in Cu-Al alloys: A Third Element Effect Enabling Stainless Steel Type Aqueous Passivation Behavior
重新审视了Sn对Cu-Al合金水溶液钝化的影响，发现其作为第三元素效应通过表面形成复杂氧化物显著降低腐蚀速率，实现类似不锈钢的耐蚀行为，为耐腐蚀合金设计提供新见解。
2025-07-15 cond-mat.mtrl-sci
Microstructure and properties of Cu-Sn-Zn-TiO2 Nano-composite coatings on mild steel
Cu-Sn-Zn镀层具有良好的导电性、耐蚀性和可焊性等优点，在工业上得到了广泛的应用。为了进一步提高Cu-Sn-Zn镀层的力学性能，采用粉末强化法制备了不同TiO 2含量的Cu-Sn-Zn-TiO 2纳米复合镀层。采用X射线衍射仪（XRD）和扫描电镜（SEM）研究了Cu-Sn-Zn-TiO 2纳米复合镀层的微观结构。研究了涂层的力学性能，包括显微硬度和耐磨性。结果表明，纳米TiO 2的加入对Cu-Sn-Zn镀层的性能有显著影响。添加1g/L的TiO 2后，Cu-Sn-Zn镀层的显微硬度由330 HV提高到383 HV。涂层的耐蚀性也得到了提高。研究了TiO 2纳米粒子浓度对Cu-Sn-Zn-TiO 2纳米复合镀层的组织结构、力学性能和耐蚀性的影响。
2017-12-03 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Microscale chemical imaging to characterize and quantify corrosion processes at the metal-electrolyte interface
本文提出基于玻璃毛细管、光学显微与同步辐射X射线技术的微尺度化学成像装置，可原位表征金属-电解质界面腐蚀产物并测定腐蚀速率。
2024-08-05 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Integrated Modeling of Second Phase Precipitation in Cold-Worked 316 Stainless Steels under Irradiation
本文结合团簇动力学（CD）技术和基于CALPHAD的沉淀模型，研究了冷加工（CW）316不锈钢（SS）在300-400 ℃辐照下的第二相沉淀。CD提供了辐射增强扩散和位错演化作为沉淀模型的输入。基于CALPHAD的沉淀模型基于经典的形核理论和演化方程，对沉淀过程的形核、长大和粗化过程进行了处理，并模拟了沉淀相的组成、尺寸和尺寸分布。我们将该模型与快堆条件下（9.4 x 10^-7 dpa/s和390 C）的实验数据进行基准测试，然后使用该模型预测CW 316 SS在轻水堆（LWR）延长寿命条件下（7 x 10^-8 dpa/s和275 C）的相不稳定性。该模型准确地预测了快堆条件下的γ-Prime（Ni 3Si）沉淀演变，这一阶段的形成是由辐射增强偏析为主。该模型还预测了碳化物的体积分数，同意与现有的实验数据从PWR反应堆，但远远高于在快堆中观察到的体积分数。我们建议，辐射增强溶解和/或碳枯竭汇发生在高通量可能是这种不一致的主要来源。集成模型预测典型CW 316 SS（含0.054 wt.%）的碳化物体积分数约为1.2%，γ '体积分数约为3.0%碳）在LWR延长寿命条件下。这项工作提供了有价值的见解的幅度和机制的沉淀在辐照CW 316 SS的核应用。
2017-05-26 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Atom probe characterisation of segregation driven Cu and Mn-Ni-Si co-precipitation in neutron irradiated T91 tempered-martensitic steel
T91级和类似的9 Cr回火马氏体钢（也称为铁素体-马氏体）是用于快裂变核反应堆和聚变动力反应堆的主要候选结构合金。在低温（300至400 $^\circ$ C）中子辐照硬化和脆化这些钢，因此，重要的是调查这种模式的寿命限制性能退化的起源。T91钢试样分别在爱达荷国家实验室先进试验反应堆中在327 $^\circ$ C和377 $^\circ$ C下进行2.14 dpa和8.82 dpa的中子辐照。采用原子探针层析成像技术研究了富Mn-Ni-Si（MNSP）和富Cu（CRP）共沉淀物的偏析驱动形成。在较高的辐照温度和剂量下，析出物的尺寸和体积分数略有增加，而它们相应的成分非常相似，落在Fe基四元相图的Mn-Ni-Si投影中的Si（Mn，Ni）相场附近。虽然沉淀物的结构尚未被表征，但该组成范围明显不同于典型引用的G相。沉淀物由CRP和MNSP组成。这些特征经常在中子辐照反应堆压力容器（RPV）钢中观察到。然而，Si，Ni，Mn，P和Cu溶质浓度在T91中低于典型的RPV钢。因此，在T91沉淀主要发生在线和环位错的溶质偏析区域。这些结果与Ke等人提出的MNSP的辐射诱导偏析驱动沉淀的模型一致。未观察到富Cr α '（$α$ '）相的形成。
2020-07-21 cond-mat.mtrl-sci nucl-ex
On a three-dimensional lattice approach for modelling corrosion induced cracking and its influence on bond between reinforcement and concrete
目前的工作涉及的离散建模腐蚀引起的裂缝及其对钢筋和混凝土之间的粘结的影响。采用格点法来描述锈蚀钢筋、周围混凝土以及钢筋与混凝土界面的力学相互作用。带肋钢筋的横截面被认为是圆形的，假设变形钢筋的肋和周围的混凝土的相互作用被包括在帽塑性界面模型中。腐蚀产物的膨胀由形成界面的晶格元素中的本征应变表示。本文应用格构模型分析了腐蚀开裂及其对粘结强度的影响。模型的能力进行评估，通过比较分析结果与文献中报道的无侧限拉拔试验。未来的工作将调查的影响，界面元素的刚度和腐蚀诱导开裂的横向约束的效果。
2010-01-11 cond-mat.mtrl-sci
The impact of alloying elements on the precipitation stability and kinetics in iron based alloys: An atomistic study
本研究通过DFT计算与动力学蒙特卡罗模拟，探究合金元素对铁基合金析出相的影响，发现Mn、Ni及微量P、Si可显著延缓析出动力学，Si对混合团簇形成至关重要。
2025-01-14 cond-mat.mtrl-sci
Three-dimensional characterization of the steel-concrete interface by FIB-SEM nanotomography
针对钢-混凝土界面（SCI）特征认知不足的问题，本研究采用FIB-SEM纳米断层扫描技术获取了未腐蚀和已腐蚀SCI的高分辨率三维图像，分辨率优于X射线CT，为构建界面数字孪生、开展孔隙尺度耐久性研究提供基础。
2023-10-06 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Passivation mechanisms and pre-oxidation effects on model surfaces of FeCrNi austenitic stainless steel
采用X射线光电子能谱学、扫描隧道显微镜和电化学表征技术，研究了Fe-18 Cr-13 Ni（100）取向表面的钝化机理。从无氧化物的表面开始，在超低压（ULP）氧下饱和预氧化显着促进氧化膜Cr（III）富集，并阻碍/延迟随后的铁氧化在含水环境中。在开路电位下暴露于硫酸会导致氧化铁物质优先溶解。阳极钝化迫使氧化膜再生长、Cr（III）脱羟基和进一步富集。ULP预氧化促进了开路电位下氢氧化铬（III）的形成、纳米颗粒氧化物膜的致密性和腐蚀保护。
2020-01-24 cond-mat.mtrl-sci
RAAC panels can suddenly collapse before any warning of corrosion-induced surface cracking
针对RAAC面板高孔隙率下锈蚀隐蔽难预警的问题，研究融合反应输运解析解与孔隙率相关扩散率模型，首次计算揭示其可能在表面开裂前突发坍塌并给出高风险条件。
2025-05-07 cond-mat.mtrl-sci cs.CE
Chemical gradients across phase boundaries between martensite and austenite in steel studied by atom probe tomography and simulation
复杂钢的相界分配对其性能有重要影响。我们提出了在沉淀硬化马氏体时效TRIP钢（12.2 Mn，1.9 Ni，0.6 Mo，1.2 Ti，0.3 Al; at.%）的马氏体/奥氏体界面的原子探针断层扫描结果。该系统揭示了在相边界的成分变化：Mn和Ni的富集，而Ti，Al，Mo和Fe被耗尽。更具体地说，我们观察到高达27 at.% Mn在20 nm层的相边界。这是由马氏体和奥氏体之间的扩散率的巨大差异来解释的。马氏体中的高扩散率导致Mn流向残留奥氏体。奥氏体中的低扩散率不允许容纳该通量。因此，奥氏体以由局部平衡给出的Mn组成生长。的解释是基于DICTRA和混合模式扩散计算（使用有限的界面迁移率）。
2014-02-02 cond-mat.mtrl-sci
Unraveling the Corrosion Mechanism of Boro-Alumino-Phospho-Silicate Glass: Advanced Insights from Solid-State NMR Spectroscopy
本研究利用固态NMR和SEM揭示硼铝磷硅酸盐玻璃的腐蚀机理，发现纳米相分离及凝胶层内相共存，提出原位转变机理而非溶解-沉淀机理。
2025-10-15 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
