Stabilitet av passiv film på avancerad Ni-baslegering
- Diarienummer
- ID19-0032
- Projektledare
- Pan, Jinshan
- Start- och slutdatum
- 200101-251231
- Beviljat belopp
- 2 500 000 kr
- Förvaltande organisation
- KTH - Royal Institute of Technology
- Forskningsområde
- Materialvetenskap och materialteknologier
Summary
Ni-baslegeringar används alltmer inom ett brett utbud av industriella applikationer på grund av deras höga prestanda, hög hållbarhet och återvinningsbarhet. De bildar spontant en tunn passivfilm på ytan, vilket förhindrar snabb korrosion i frätande miljöer. Ibland kan filmbrytning och korrosionsinitiering inträffa, vilket leder till ekonomiska, miljömässiga och till och med mänskliga katastrofer. Avancerade Ni-baslegeringar har utmärkta mekaniska egenskaper och korrosionsbeständighet, men detaljerad kunskap saknas om passivfilmen och nedbrytningen. I detta industriella doktorandprojekt gemensamt föreslagna av Avd. för yt- och korrosionsvetenskap vid KTH Kungliga Tekniska Högskolan och Sandvik Materials Technology, är huvudmålen att få en grundläggande förståelse för den dynamiska naturen och stabiliteten hos den passivfilmen av Ni-baslegeringar med högt innehåll av Cr och Mo och passiviteten nedbrytning och korrosionsinitiering i typiska frätande miljöer. Kombinerade elektrokemiska och in-situ ytanalyser kommer att genomföras för att studera de kemiska och strukturella förändringarna av den passivfilmen under nedbrytningen, med hjälp av toppmoderna lokalprovningsmetoder och synkrotrontekniker i världsklass. De förväntade resultaten inkluderar detaljerad kunskap om påverkan av Ni, Fe, Cr och Mo i legeringen på stabiliteten hos den passivafilmen och effekten av elektrokemisk potential, pH, temperatur och kloridkoncentration av lösningen vid passivfilm nedbrytning.
Populärvetenskaplig beskrivning
Metallic materials are one of the corner stones of our society. Alloys such as stainless steels and nickel alloys play an important role in the sustainable development. These alloys exhibit stability in service due to spontaneous formation of a thin passive film on the surface, which prevents rapid corrosion during the service in corrosive environments. However, sometimes, passive film breakdown and corrosion may occur, leading to economic, environmental and even human disasters. Advanced nickel alloys contain several alloying elements and have excellent mechanical properties and corrosion resistance. They are increasingly used in a wide range of industrial applications, especially when stainless steels do not fulfill the requirements, e.g., in nuclear energy, chemical/petrochemical industry, oil and gas industry, etc. The passivity of stainless steels has been studied extensively and there is knowledge about thermodynamics, kinetics and electrochemical characteristics of the passivity. However, little is known about the passive film and breakdown of nickel alloys, in particular the protective properties of the passive film in the solution and its changes occurring during the breakdown. This prevents scientific explanation of the observations regarding the stability and corrosion of nickel alloys. This industrial PhD project is a collaborative effort between Div. of Surface and Corrosion Science at KTH Royal Institute of Technology and Sandvik Materials Technology, to improve the knowledge of the passivity and breakdown of advanced nickel alloys. The main objectives are to gain fundamental understanding of the dynamic nature of the passive film of nickel alloys with high chromium and molybdenum contents, and the passivity breakdown in typical corrosive environments. By using state-of-the-art local probing methods and world-class synchrotron techniques, we will perform combined electrochemical and surface analyses in real time to study the chemical and structural changes of the passive film during the breakdown. The results will provide detailed knowledge of the influence of nickel, iron, chromium and molybdenum in the alloy on the stability of the passive film, and the effect of electrochemical potential, pH, temperature and chloride concentration of the solution on the passive film breakdown. The new knowledge will benefit the design and improvement of advanced nickel alloys, and development of new corrosion test methods for the nickel alloys.