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、防菌的健康意識逐漸增強。近年來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運而生?？咕讳P鋼應用領域廣泛。高性能、多功能的抗菌型不銹鋼始終是人們研究開發(fā)的目標。從這個目標出發(fā)，本文采用試驗與理論相結(jié)合的方法，借助于先進的實驗條件和分析測試工具，對含銅(氮)抗菌不銹鋼進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型技術對含銅鐵素體抗菌不銹

2、鋼中抗菌相粒子的組成和生長機制進行了分析。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的取向關系，近似存在(111)ε-Cu∥(121)α-Fe的取向關系；抗菌相具有(111)[112]孿晶和層錯的復雜多層結(jié)構(gòu)，且通過片層的沿長度方向的擴張沿[111]ε-Cu和[112]ε-Cu方向長大。鐵素體抗菌不銹鋼中抗菌相的這種生長機制在一定程度上

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效過程中，抗菌相的析出過程受擴散機制控制，?？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小于0.5％。在750-800℃的溫度區(qū)間進行60分鐘時效，抗菌相的體積分數(shù)可近似表達為時效時間，的線性方程ln1/1-f=1/4πIδ20κ2t-1/3πIδ30.該模型

4、對于抗菌相尺寸和體積分數(shù)的控制以及時效工藝的調(diào)整具有理論指導意義。 ⑶利用EBSD對含銅鐵素體抗菌不銹鋼表面上的抗菌相進行了分析。試驗發(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，這是因為抗菌相的析出慣習面是(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℃時效90分鐘后，冷軋后的抗菌性亦可達到99.9％以上。 ⑷試驗結(jié)果表明，氮可同時提高含銅奧氏體抗菌不銹鋼的抗菌性和耐蝕性。熱力學計算結(jié)果揭示，氮提高銅的活度系數(shù)，其關系式可表達為：lnfCu/f0Cu=0.53524+4.11xN-0.48x2N，式中的fCu是試驗合金中銅的活度系數(shù)，f0Cu是無限稀多組元合金中銅的活度系數(shù)，xN是氮的摩爾濃度。從熱力學角度分析，較高濃度的氮使銅