Разработка фундаментальных закономерностей создания слоистых металлических коррозионно-стойких материалов с внутренним протектором

Объект исследования: слоистые металлические коррозионно-стойкие материалы с внутренним протектором. Целью диссертационной работы: разработка фундаментальных закономерностей создания нового класса слоистых металлических коррозионно-стойких материалов с внутренним протектором на основе изучения взаимосвязи их состава,структуры и свойств, установления закономерностей их коррозионного разрушения для обеспечения целостности материала в течение длительного времени эксплуатации. Научная новизна состоит из следующих положений. 1.Разработаны фундаментальные закономерности создания слоистых металлических коррозионно-стойких материалов с внутренним протектором, в которых повышение коррозионной стойкости достигается за счёт сочетания в определённой последовательности слоёв, характеризующихся различающимися значениями стационарных электрохимических потенциалов, достаточными для сохранения пассивного состояния защищаемых слоёв. Установлено, что внутреннее положение протектора, имеющего электрохимический потенциал более низкий по сравнению с электрохимическим потенциалом защищаемого наружного (первого) слоя, приводит к изменению механизма коррозионного разрушения. Питтинговая коррозия, вызывающая сквозное разрушение первого слоя, трансформируется в анодное растворение второго слоя (протектора), и путём катодной защиты создаются условия, предотвращающие сквозное разрушение третьего слоя в течение длительного времени при условии сохранения электропроводности раствора. Увеличение числа слоёв сопровождается защитным действием протектора по отношению к защищаемым слоям, расположенным выше и ниже. 2. Впервые предложен и реализован системный подход к изучению слоистого металлического коррозионно-стойкого материала с внутренним протектором как технической системы. 3. Разработан метод ускоренных коррозионных испытаний слоистого материала, основанный на моделировании взаимодействия слоёв с коррозионной средой в образцах разборного типа. Предложено оценивать коррозионную стойкость материалов относительным показателем, который определяется как отношение минимального времени сквозного проникновения коррозии на заданную глубину в слоистом и монометаллическом материалах. Экспериментально установлено, что коррозионная стойкость трёхслойного материала в 12,1 раза, четырёхслойного – в 21,9 раза, шестислойного – в 56,4 раза выше в сравнении с монометаллическим материалом (высоколегированной коррозионно-стойкой сталью) равной толщины. 4. Разработан метод графического расчёта скорости коррозии с применением коррозионных диаграмм, который позволяет выполнять оценку лимитирующего фактора коррозионного процесса и устанавливать целесообразность использования конкретной пары «защищаемый металл – протектор». 5. Предложен способ повышения коррозионной стойкости металлических материалов, предусматривающий формирование слоистой структуры, в которой протекторные слои из углеродистой или низколегированной стали с более низким электрохимическим потенциалом расположены между защищаемыми слоями из высоколегированной коррозионно-стойкой стали. Результаты диссертационной работы внедрены при выполнении НИР «Разработка научных основ получения сваркой взрывом многослойных композиционных металлических материалов для создаваемых и модернизируемых образцов вооружения, военной и специальной техники», шифр «Уведомление», по заказу Министерства обороны Российской Федерации (государственный контракт № 1385 от 22.03.2004), ОКР «Разработка технологий, обеспечивающих ликвидацию различных химически опасных отходов, находящихся на территории накопителей, свалок и захоронений, на основе методов сверхкритического водного окисления и пиролиза в восстановительной среде без процесса горения», шифр «Сверхкрит», по заказу Министерства промышленности и торговли Российской Федерации (государственный контракт № 94111007500.13.1007 от 23.07.2009) в рамках Федеральной целевой программы «Национальная система химической и биологической безопасности РФ (2009–2013 гг.)» и четырёх НИР в рамках государственного задания Министерства образования и науки Российской Федерации. Результаты работы внедрены в образовательный процесс кафедры «Сварочное, литейное производство и материаловедение» Пензенского государственного университета.