高氮不锈钢钝化膜中氮与空位的相互作用机制研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51401013
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0103.金属材料使役行为与表面工程
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2017-12-31

项目摘要

The corrosion mechanism of high nitrogen stainless steel was studied widely as the corrosion resistance of stainless steel was improved remarkably by addition of nitrogen. Based on some previous studies as well as our research results, the doping density of passive film formed on stainless steel decreased obviously with the addition of nitrogen, as a result, the passive film become compact. Therefore, the combination of some chemical states of nitrogen and vacancies in passive film is the key factor to improve the compactness of passive film. This project will focus on passive films formed on high nitrogen austenitic stainless steel and traditional austenitic stainless steel. The chemical composition and structure of passive film will be studied by XPS and other surface analysis tools, chemical states of nitrogen and their distribution will be determined simultaneously. The semiconductor properties of passive film will be studied by Mott-Schottky plots measurement and photoelectrochemical investigation, the influence of nitrogen on vacancy concentration and migration will be studied through the analysis of semiconductor properties as well. Then the interaction mechanism of nitrogen and vacancies in passive film will be explained based on Point Defect Model (PDM). Finally, the corrosion resistant mechanism of high nitrogen stainless steel will be established from the micro perspective of point defect model.
不锈钢添加氮后,耐蚀能力显著提升,因此高氮不锈钢的耐蚀机制研究广受关注。申请者通过文献总结和前期研究发现,添加氮后,不锈钢钝化膜中的掺杂浓度(空位浓度)显著下降,钝化膜致密度得到提高,因而申请者认为氮的某些化学态与钝化膜中起施主和受主作用的空位的复合,是提高钝化膜致密度的关键。本项目以高氮奥氏体不锈钢和普通不锈钢的钝化膜为研究对象,借助XPS等表面分析手段开展钝化膜的化学组成和结构研究,确定氮在钝化膜中的化学态及分布规律;通过Mott-Schottky曲线测试、光电化学测试等电化学测试手段开展钝化膜半导体特征的研究,确定氮对钝化膜中空位浓度、空位的迁移和扩散的影响。进而依据点缺陷模型,对氮与钝化膜中的空位的相互作用机制做出解释,最终从点缺陷这一微观角度建立高氮不锈钢的耐蚀机制。

结项摘要

本项目通过对比研究含氮和不含氮元素不锈钢在不同腐蚀环境中钝化膜半导体和结构特征的变化,探讨了钝化膜中氮元素与空位的相互作用机制,为研究含氮不锈钢的耐蚀机制提供依据。.不锈钢的耐蚀性与其表面所形成的钝化膜密切相关,项目首先借助电化学方法及表面分析技术X-射线光电子能谱(XPS)研究了钝化不同时间下形成钝化膜电化学性能及钝化膜化学组成。研究发现,钝化时间为25d时,电流密度下降到4 nA cm-2 ,且为阳极电流,说明钝化膜仍在生长;从M-S曲线拟合结果可以看出,钝化膜内层表现为n 型半导体性质,而外层表现p 型半导体性质,而且,随着钝化时间延长,内层与外层钝化膜中多数载流子浓度都会增加。通过分析XPS数据,可以发现钝化膜厚度随钝化时间延长而增加,并且遵循直接对数关系。FeOOH随钝化时间延长而向钝化膜内部渗透,同时其浓度也会增加,而钝化膜中其他成分浓度与分布变化不大。FeOOH形成过程中会在钝化膜中生成OH空位,从而导致钝化膜中载流子浓度增大。. 对不同氮含量不锈钢在常温恒电位极化时所形成的钝化膜特征进行了研究。研究结果表明:添加氮元素后,不锈钢点蚀电位以及临界点蚀温度明显升高,并且N含量越高,点蚀电位以及临界点蚀温度提高越明显。添加N后,钝化膜仍显示双极性特征,并且钝化膜中载流子浓度随N元素的增加而减少。在高温高含Cl-环境中腐蚀后,含氮不锈钢点蚀电位明显高于普通不锈钢,极化电阻也明显高于普通不锈钢。高氮不锈钢和普通不锈钢所形成钝化膜都只显示n型半导体特征,并且含氮不锈钢钝化膜中载流子浓度显著低于普通不锈钢的载流子浓度。XPS结果显示,316LN不锈钢钝化膜的组成中除了含有与普通不锈钢钝化膜相同的组成,如Cr2O3、Cr(OH)3、FeOOH、Fe2O3、NiO等,还含有CrN、MoN、NH3、NH4+等N的化合物。N在钝化膜中以N3-形式存在,由于钝化膜整体为电中性,在金属/钝化膜处N3-会占据部分氧空位,在钝化膜内外层界面处会占据部分氢氧根空位,从而使钝化膜中缺陷浓度下降,耐蚀性能提高。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
316L和316LN不锈钢在高温高盐溶液中钝化膜的性能研究
  • DOI:
    10.13543/j.bhxbzr.2017.05.011
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    北京化工大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王育武;姜瑞景;赵景茂
  • 通讯作者:
    赵景茂
Effect of time on the characteristics of passive film formed on stainless steel
时间对不锈钢钝化膜特性的影响
  • DOI:
    10.1016/j.apsusc.2017.03.155
  • 发表时间:
    2017-08-01
  • 期刊:
    APPLIED SURFACE SCIENCE
  • 影响因子:
    6.7
  • 作者:
    Jiang, Ruijing;Wang, Yuwu;Zhao, Jingmao
  • 通讯作者:
    Zhao, Jingmao

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其他文献

双极性半导体钝化膜空间电荷电容分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    物理化学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张国安;郑树起;陈长风;姜瑞景
  • 通讯作者:
    姜瑞景
双极性半导体钝化膜空间电荷电容分析(Ⅱ)
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    物理化学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈长风;郑树启;钱进森;姜瑞景
  • 通讯作者:
    姜瑞景
流速和碳链长度对咪唑啉衍生物在高压CO_2环境中缓蚀性能的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    中国腐蚀与防护学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    赵桐;赵景茂;姜瑞景
  • 通讯作者:
    姜瑞景

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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