北京科技大学科技成果——材料的自然环境腐蚀

材料自然环境腐蚀数据库
屈祖玉;卢燕平
【期刊名称】《机械工程材料》
【年(卷),期】1997(021)001
【摘要】材料自然环境腐蚀数据积累工作已取得了六大类材料在全国不同类型环境中的大量腐蚀性能数据。

对这些数据进行了收集，整理，贮存和评价。

利用关系型结构方法，设计和编制了材料自然环境腐蚀数据库系统。

【总页数】3页(P47-49)
【作者】屈祖玉;卢燕平
【作者单位】北京科技大学表面科学与腐蚀工程系;北京科技大学表面科学与腐蚀工程系
【正文语种】中文
【中图分类】TG171－39
【相关文献】
1.材料自然环境腐蚀规律与行为预测研究--国家自然科学基金重大项目介绍 [J], 柯伟
2.材料自然环境腐蚀的"百科全书"--《中国材料的自然环境腐蚀》推介 [J], 刘丽宏
3.国家自然科学基金继续支持“材料自然环境腐蚀规律与行为预测研究” [J],
4.自然环境腐蚀数据库结构与功能设计 [J], 屈祖玉;卢燕平;李长荣;王光雍
5.材料自然环境腐蚀网络数据库共享系统的设计与实现 [J], 李顺华;罗德贵;屈祖玉;李晓刚
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文献阅读综述报告一前言材料在使用过程中因受环境的作用而导致其性能下降、状态改变、直至损坏变质，被称为“腐蚀”或“老化’’。

随着科学技术的发展，现己发现几乎所有的材料在环境作用下都存在腐蚀问题。

材料腐蚀不仅给国家带来重大的经济损失和大量资源与能源的消耗，还会给设备、装备、建筑物及人身安全带来威胁。

目前由于过度的开采和使用原材料，地球上的有限资源日益枯竭。

全世界每90s就有1 t钢腐蚀成铁锈，而炼制1 t钢所需的能源则可供一个家庭使用3个月，由腐蚀导致的灾难性事故也屡见不鲜。

因此，开展材料在自然环境中的腐蚀试验，通过长期的观察与检测，积累腐蚀数据，并结合实验室的分析研究，掌握各种材料在自然环境中的腐蚀规律，对于控制材料的自然环境腐蚀，减少经济损失，为新材料的研究开发、传统材料质量与性能的提高，以及防腐标准与规范的制定提供科学依据，特别是为国家重点工程建设和国防建设中的合理选材、科学用材提供科学依据，由此可见，研究材料在自然环境中的腐蚀是十分重要的。

海洋是人类生存与发展不可缺少的空间环境，是解决人口剧增、资源短缺、环境恶化三大难题的希望所在。

目前许多国家已经把开发海洋定为基本国策，把发展海洋科技摆在向海洋迸军的首要位置，把海洋科技作为世界新技术革命最重要的内容来对待。

我国是一个海洋资源十分丰富的国家，拥有绵长的海岸线和广阔的海域，这为发展我国海洋经济、沿海工业提供了十分广阔的天地。

沿海工业的发展、海洋资源的开发和利用，离不开海上基础设施的建设。

由于海洋苛刻的腐蚀环境，金属材料结构及建筑物的腐蚀不可避免。

随着沿海工业的开发，如石油化工企业、火电、核电站的建立，海洋石油、矿产的开发以及海洋运输等，这些工业设施、设备大都是由金属材料，特别是钢铁建造而成，金属材料一旦发生腐蚀不仅影响外观，其机械性能也将发生变化，丧失了应有的强度、硬度和韧性，直至材料完全失效。

据统计，船体大约90％的破坏都是由于腐蚀造成的。

发达国家因材料腐蚀造成的损失占其GDP 的2％～4％，而在海洋中的腐蚀损失大于总腐蚀损失的1／3t引。

第35卷第3期北京科技大学学报Vol.35No.32013年3月Journal of University of Science and Technology Beijing Mar.2013304不锈钢在西沙海洋大气环境中的腐蚀行为骆鸿，李晓刚，肖葵，董超芳北京科技大学新材料技术研究院，北京100083通信作者，E-mail:lixiaogang99@摘要采用扫描电镜、能谱、电化学阻抗谱和拉曼光谱等分析测试手段，研究了西沙群岛苛刻海洋大气环境下，经过不同时间暴露后304不锈钢的腐蚀行为和机理.304不锈钢在西沙大气暴露后的腐蚀类型主要是以局部腐蚀的点蚀为主，腐蚀产物主要由β-FeOOH 、γ-Fe 2O 3和Fe 3O 4组成.随暴露时间的延长，不锈钢表面钝化膜的稳定性变差，点蚀数目增加、点蚀坑深度增大且表面腐蚀产物覆盖率也逐渐增多.与其他部位相比，点蚀更容易在表面划痕处产生.提高表面加工精度，有助于提高其耐腐蚀性能.关键词不锈钢；大气腐蚀；西沙群岛；点蚀分类号TG172.3Corrosion behavior of 304stainless steel in the marine atmospheric environment of Xisha islandsLUO Hong,LI Xiao-gang,XIAO Kui,DONG Chao-fangInstitute for Advanced Materials and Technology,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,ChinaCorresponding author,E-mail:lixiaogang99@ABSTRACT The corrosion behavior and mechanism of 304stainless steel exposed for different time periods in the marine atmosphere of Xisha islands were studied by scanning electron microscopy,energy dispersive spectra,electro-chemical impedance spectroscopy,and Raman spectroscopy.Pitting corrosion is the main corrosion type of the steel in the atmospheric environment.The main compositions of the corrosion products are β-FeOOH,γ-Fe 2O 3,and Fe 3O 4.With the exposure time prolonging,the stability of the passive film deteriorates,the pitting number and depth increase,and the coverage of the surface corrosion products also enlarges.The pitting initiates more easily at scratches on the surface.The increase in machining precision of the surface will improve the pitting corrosion resistance.KEY WORDS stainless steel;atmospheric corrosion;Xisha islands;pitting300系列奥氏体不锈钢由于其具有优良的力学性能、耐腐蚀性能和焊接性能，在航空航天、交通运输、石油化工以及室外工程和建筑等许多领域得到了广泛的应用[1].通常情况下，奥氏体不锈钢表面在大气环境下会形成致密的钝化膜而具有极好的耐蚀性能，在一般大气中仅有水膜是不会破坏不锈钢表面的钝化膜，即使破坏了也很容易自我修复.但是，在较苛刻的大气环境下，如海洋大气，风携带着含有氯化物悬浮颗粒的海水传输到钢表面，氯化物通过潮解释放出的氯离子，易造成不锈钢表面钝化膜的破裂，引发较为严重的局部腐蚀.目前，已有许多专家对不锈钢材料的大气腐蚀进行了研究.李巧霞等[2]综述了不锈钢在大气环境下的腐蚀机理，探讨了影响不锈钢大气腐蚀的主要因素.梁彩凤等[3]进行了五种不锈钢在我国亚热带、工业性和海洋性等典型环境的12年暴露试验，总结出湿热海洋大气环境中氯离子的存在对不锈钢腐蚀性最强.Wallinder 等[4]研究了四种不同表面状态的304不锈钢在暴露于海洋大气环境下不同时间后的腐蚀行为，结果发现不同的粗糙度对不锈钢的抗腐蚀性能有较大的影收稿日期：2012–03–01基金项目：国家自然科学基金资助项目(51171023；51131001)网络出版时间：2013-04-02 13:19网络出版地址：/kcms/detail/11.2520.TF.20130402.1319.009.html第3期骆鸿等：304不锈钢在西沙海洋大气环境中的腐蚀行为·333·响，这可能和不同的表面粗糙度具有不同的表面组成和吸湿性有关系.但是，不锈钢材料在高湿、高温和高盐雾环境下的腐蚀行为和机理还少见报道.国家自然环境腐蚀站网中的西沙大气试验站位于西沙群岛中的永兴岛上，该试验站地处热带湿热地区，年平均气温为27.0℃，相对湿度为82%，年降雨量为1600mm，平均风速为4.2m·s−1，空气中的盐雾含量长年居高不下，是我国最苛刻的海洋环境，也是典型的高温、高湿、高盐雾和长日照环境.海洋经济发展已纳入国家“十二五”发展规划，成为我国新的经济增长点.海洋油气、海上交通运输、滨海建设等的设计、施工和防护对材料的选择和设计提出了更高的要求，因此开展不锈钢在西沙海洋环境下的腐蚀行为和规律的研究也具有重要的意义.本文通过现场大气暴露试验，利用金相显微镜、扫描电镜，能谱、激光拉曼光谱等方法，研究了304不锈钢在西沙大气环境下，经过不同时间的暴露后的腐蚀行为，同时对304不锈钢材料在西沙环境下使用提出了一些建议.1试验方法室外大气暴露试验所采用的材料为304不锈钢，其主要化学成分见表1.试样经铣边、打孔、酸洗、除污和除油后干燥，用精度为0.01g的天平称初始质量，试样尺寸为200mm×100mm×4mm，暴露周期为1、3、6、9、12和24个月.表1304不锈钢的化学成分(质量分数) Table1Chemical compositions of304stainless steel%C Si Mn P S Cr Ni Fe0.060.68 1.220.0300.01918.598.52余量将经过不同时间暴露的样品回收，对表面宏观形貌的观察采用Nikon-D200型照相机和OLYMPUS-POLYVAR金相显微镜，腐蚀产物的观察和分析采用Quanta-250型环境扫描电镜和激光拉曼光谱分析仪.同时按照GB/T16545—1996进行除锈并清洗表面腐蚀产物，测量腐蚀失重，计算腐蚀速率.表面腐蚀产物去除后，测试点蚀坑的深度，点蚀坑深度的测试采用“显微镜焦距差法”即两次调解焦距使得点蚀边缘和底部分别清晰，计算两次微螺旋旋钮的刻度之差.对原始没有经过暴露试验的不锈钢和经过不同周期的不锈钢样品，按照常规的三电极体系，测试其在0.5%NaCl溶液中的电化学行为.电化学测试仪器为PAR VMP3，辅助电极是铂片，参比电极为饱和甘汞电极(SCE).电化学阻抗谱的测试，选取频率范围为100kHz∼10mHz，测量信号是振幅为10mV正弦波，测得的数据使用ZSimpWin3.10软件进行拟合分析.所有的试验都在室温下进行.2试验结果与讨论2.1宏观腐蚀形貌及失重图1为304不锈钢在西沙大气环境下经过不同时间暴露后的宏观形貌图.从图中可以看出经过1个月的室外暴露后，不锈钢表面就有腐蚀发生，腐蚀基本以局部腐蚀为主，零星的分散在试样表面.随着暴露时间的延长，表面锈点逐渐增多，颜色也逐渐加深.经过24个月暴露的试样，表面几乎看不到金属光泽，基本为锈层所覆盖.腐蚀产物呈小点或片状分布，呈红褐色，在试样表面不均匀分布，一般在试样边缘分布较多，同时在一些表面存在缺陷的地方，如机加工划痕处分布较多.图2为304不锈钢在不同的大气环境下暴露2 a后的年腐蚀速.对比万宁、青岛、广州和琼海站的腐蚀数据，可以发现304不锈钢在西沙暴露的年腐蚀速率远远高于其他站点.图3为304不锈钢在西沙大气环境经过不同周期暴露后的年腐蚀速率变化曲线.从曲线中可以看出：在暴露的前9个月304不锈钢的腐蚀速率较快，其中1∼3个月腐蚀非常快；9∼24个月的腐蚀速率趋于稳定，变化非常小.图4为暴露在西沙大气环境中的不锈钢正面最大点蚀坑变化的曲线.从曲线上可以看出，304不锈钢的最大点蚀坑深度与时间呈线性变化关系.2.2微观腐蚀形貌及分析图5为304不锈钢经过1个月和12个月暴露后表面腐蚀产物的形貌.从图5(a)中可以看出：在试样暴露初期，表面有呈龟裂状的腐蚀产物形成，图5(a)中圆圈区域内，腐蚀产物在基体上附着并不致密，多处可见脱落现象；局部区域有点蚀坑产生，点蚀坑尺寸较小.随着暴露时间的延长，加之外界环境作用，表面腐蚀产物逐渐堆积和增厚，同时有较大的腐蚀坑产生，如图5(b)中的圆圈区域内所示.将12个月的试样除锈后发现，腐蚀产物覆盖区域下有些区域有较大、较深的点蚀坑，有些区域仍是光亮基体，故推测锈层可能是由点蚀发生处产生的Fe离子在流动雨水作用下迁移到周围区域干燥氧化而形成的.·334·北京科技大学学报第35卷图Fig.1(c)6图6为经过不同时间暴露后，304不锈钢表面点蚀形貌的变化(经过表面的清洗).从图中可以看出，在暴露初期，主要为表面膜的破坏，腐蚀坑大且浅.随着暴露时间的延长，点蚀坑逐渐变深，数目变多.经过24个月暴露后，304不锈钢表面出现较多的大小不一的点蚀坑.从图中还能看出，点蚀最易产生的部位为表面划伤处，可能是因为此处表图3304不锈钢的腐蚀速率变化曲线Fig.3Corrosion rate curve of304stainless steel图7为304不锈钢经过12个月大气暴露后，表面点蚀坑内和点蚀坑周围腐蚀产物的能谱分析结果.从结果中可以看出，经过12个月暴露后，部第3期骆鸿等：304不锈钢在西沙海洋大气环境中的腐蚀行为·335·分点蚀坑周围分布白亮色的物质，经分析为含有Fe、Cr、O、Cl和Si元素的物质，点蚀坑内部含有Fe、Cr、O、Si、Ca等元素.西沙永兴岛是一个孤立的珊瑚岛，风力较大、有高盐雾、高温和高湿的特点，砂石(主要成分为SiO2、CaCO3等)在风力作用下容易擦伤试样表面，并造成氯元素的沉积.表面划伤、附着和氯元素的沉积吸附，更易使表面形成电解质液滴或薄液层，导致点蚀发生.能谱分析中锈层和蚀坑内含有Si、Ca析中的Cr面的钝化膜steel图6经过不同时间暴露后的点蚀坑形貌.(a)1个月;(b)3个月;(c)6个月;(d)9个月;(e)12个月;(f)24个月Fig.6Morphologies of pits after different exposure time:(a)1month;(b)3months;(c)6months;(d)9months;(e)12months;(f)24months·336·北京科技大学学报第35卷用激光拉曼光谱法对304不锈钢暴露样品的腐蚀产物进行研究，图8(a)为拉曼光谱的主谱峰.从图中可以看出主谱峰是非对称峰，由多个谱峰叠加而成.采用Lorentz解析法拟合峰如图8(b)所示.经过拟合的曲线与原始曲线有较好的重合性，根据相关文献[5−6]可以确定304不锈钢在24个月长期暴露后腐蚀产物主要为β-FeOOH、γ-Fe2O3和Fe3O4.通常碳钢在大气环境中生成的羟基氧化铁主要是α-FeOOH，因为它比较稳定.但是，西沙大气富含Cl−，使得铁盐更容易形成β-FeOOH，因为Cl−填入β-FeOOH晶胞的隧道结构，提高其结构的稳定性，只有当Cl−完全除去时它才会转化为α-FeOOH或α-Fe2O3；Fe3O4是铁离子氧化的初步产物，γ-Fe2O3304不锈钢原始样品和带锈样品的电化学阻抗谱和等效电路图如图9所示.由图9(a)可以看出，无论是原始样品还是经过暴露的样品在溶液中的阻抗谱均是由容抗弧组成，表明暴露前后304不锈钢表面均有稳定的钝化膜存在.随着暴露时间延长，其容抗值呈明显下降趋势，说明钝化膜的稳定性在逐渐变差.参考Liu等[9−10]研究，对阻抗谱数据采用图9(b)中所示的等效电路进行拟合.Q是考虑了扩散效应而引入的常相位角元件；R s代表溶液欧姆电阻；R1和Q1代表表面钝化膜的电阻和电容，Q1与钝化膜中的缺陷有关，其值越大表明钝化膜中的缺陷越多；R2表示界面电荷转移电阻，其值越大表明钝化膜的稳定性越好；Q2是界面双电层电容，该第3期骆鸿等：304不锈钢在西沙海洋大气环境中的腐蚀行为·337·图图；(b)等效电路Fig.9EIS results and equivalent circuit of304stainless steel samples after exposure for different time in Xisha islands:(a) Nyquist;(b)equivalent circuit参数与点蚀区域内表面活跃区域面积有关，其值越小表明钝化膜中活跃的点蚀越少.按照上述等效电路进行拟合，拟合数值结果与实际阻抗谱有较好的重合性.表2为根据等效电路拟合的结果.从表2的数据可知随着暴露时间的延长，表面钝化膜的电阻R1减小，Q1不断增大，表明钝化膜的抗腐蚀能力不断下降.同时界面转移电阻R2不断减小，Q2不断降低，进一步表明不锈钢钝化膜的稳定性变差，伤、附着是引起腐蚀的主要原因，腐蚀产物主要为β-FeOOH、γ-Fe2O3和Fe3O4.(3)阻抗谱数据表明，随着暴露时间的延长，钝化膜的稳定性变差，点蚀更易发生.这与实际投放试样的结果完全吻合.(4)与普通的碳钢相比，304不锈钢材料在西沙大气环境中的腐蚀速率较小，提高表面的加工精度或者增加表面涂层，更有助于提高304不锈钢在西沙环境中的抗腐蚀性能.参考文献[1]Lo K H,Shek C H,Lai J K L.Recent developments in·338·北京科技大学学报第35卷stainless steels.Mater Sci Eng R,2009,65(4-6):39 [2]Li Q X,Wang Z Y,Han W,et al.Review on atmosphericcorrosion of stainless steels.Corros Sci Prot Technol, 2009,21(6):549(李巧霞,王振尧,韩薇,等.不锈钢的大气腐蚀.腐蚀科学与防护技术,2009,21(6):549)[3]Liang C F,Yu C J,Hou W T,A study of atmospheric cor-rosion of stainless steel:a summary of12year exposure testing.J Chin Soc Corros Prot,1999,19(4):227(梁彩凤,郁春娟,侯文泰.不锈钢的大气腐蚀研究:12年暴露试验总结.中国腐蚀与防护学报.1999,19(4):227) [4]Wallinder D,Wallinder I O,Leygraf C.Influence of sur-face treatment of type304L stainless steel on atmospheric corrosion resistance in urban and marine environments.Corrosion,2003,59(3):220[5]Yang X M.Study on the infrared spectra and Raman spec-tra of steel rusty layer with atmospheric corrosion.Spec-trosc Spectral Anal,2006,26(12):2247(杨晓梅.钢大气腐蚀锈层的红外,拉曼光谱研究.光谱学与光谱分析,2006,26(12):2247)[6]Xiong H X,Zhou L X.Synthesis of iron oxyhydroxides ofdifferent crystal forms and their roles in adsorption and re-moval of Cr(Ⅵ)from aqueous solutions.Acta Petrol Min-eral,2008,27(6):559(熊慧欣,周立祥.不同晶型羟基氧化铁(FeOOH)的形成及其在吸附去除Cr(VI)上的作用.岩石矿物学杂志,2008, 27(6):559)[7]Tsutsumi Y,Nishikata A,Tsuru T.Pitting corrosionmechanism of type304stainless steel under a droplet of chloride solutions.Corros Sci,2007,49(3):1394[8]Cruz R P V,Nishikata A,Tsuru T.Pitting corrosionmechanism of stainless steels under wet-dry exposure in chloride-containing environments.Corros Sci,1998,40(1): 125[9]Liu C,Bi Q,Leyland A,et al.An electrochemicalimpedance spectroscopy study of the corrosion behaviour of PVD coated steels in0.5N NaCl aqueous solution:PartI.Establishment of equivalent circuits for EIS data mod-eling.Corros Sci,2003,45(6):1243[10]Liu C,Bi Q,Leyland A,et al.An electrochemical impe-dance spectroscopy study of the corrosion behaviour of PVD coated steels in0.5N NaCl aqueous solution:Part II.EIS interpretation of corrosion behaviour.Corros Sci, 2003,45(6):1257。

北京科技大学科技成果——高性能W-Cu、Mo-Cu合金
成果简介
北京科技大学材料科学与工程学院研究开发的高性能W-Cu、Mo-Cu合金是一类采用新工艺制备的金属功能材料。

自1996年以来，本项目得到了国家自然科学基金、国防预研基金等大力支持与资助，历时6年完成。

采用先进的活化工艺对原材料粉末进行处理，再采用特殊的固结手段，制备出的W-Cu、Mo-Cu合金性能达到了国际先进水平。

它兼有钨（或钼）与铜的综合性能，例如高的导热性、优异的高温强度、良好的抗震性、抗烧蚀、抗高温气体腐蚀性、以及可调节的热膨胀系数等。

W-Cu合金的密度为16.36g/cm3，热膨胀系数为7.2×10-6/℃，热导率为182Wm-1K-1，弹性模量为274.6GPa，全部达到或超过了进口件的性能，已用于我国国防和电子和民用工业部门。

由于W-Cu、Mo-Cu合金具有其它材料所不具备的优异性能，因此可以在众多的领域得到广泛的应用。

例如在电子通讯领域可以用于散热与热沉材料、电子封装材料，在工业电气领域可以用于真空触头，在航空航天领域可用于尾部喷管喉衬、燃气舵，在地质勘探与石油领域可用于岩石破碎弹的药型罩等。

经济效益与市场分析以热沉与封装材料为例，样品售价30元，最小投资200万元，如果占据上述年需求量的1/10，则年利润为100万元，回收期3年。

目前国内所使用的热沉与封装材料为进口，每片的价格为10美圆。

所以该项目不仅能够为企业创造经济效益，而且还可以为国家节省大量外汇。

碳钢和耐候钢在盐雾环境下的腐蚀行为研究张琳;王振尧;赵春英;曹公望;刘艳洁【摘要】Objective To study the corrosion process of Q235 steel and weathering steel in 3.5% NaCl cyclic salt spray/dry accelerated corrosion experiment and to compare their corrosion resistance. Methods Weight-loss method, XRD,SEM and electrochemical test. Results The rust layer of Q235 steel and weathering steel had no significant protective effect,but the weather resistance of weathering steel was slightly better than that of Q235 steel. Conclusion In simulated Marine atmospheric environment,the weathering steel had no superiority. The weathering steel is not applicable to marine atmospheric environment.%目的：研究Q235钢和耐候钢在3.5%（质量分数）NaCl盐雾/干燥循环加速腐蚀试验中的腐蚀过程，比较它们的耐腐蚀性。

方法采用腐蚀失重分析、X-射线衍射分析、扫描电镜观测和电化学测试等进行研究。

结果 Q235钢和耐候钢的锈层没有明显的保护作用，但耐候钢的耐蚀性略优于Q235钢。

结论在模拟海洋大气环境中，该耐候钢没有优越性，说明该耐候钢不适用于海洋大气环境中。

USTB 北京科技大学（USTB）
第6章加速腐蚀试验方法
新材料技术研究院
腐蚀与防护中心
杜翠薇
•评价方法
–试验后外观
–除去表面腐蚀产物后外观
–腐蚀缺陷如点蚀、裂纹、气泡等的分布和数量，参照GB 6261、GB 12335、GB/T 9798-1997的附录c（eqv ISO 1462：1973）–开始出现腐蚀的时间
–显微观察
–力学性能变化
2.2铝合金阳极氧化膜的FACT试验 适用范围：汽车工业对阳极氧化铝的快速定性
环境加速法
原理：
–通过研制的土壤加速腐蚀试验箱，利用实际土壤，不引入其他离子，采用控制试验土壤的含水量、温度变化，适当通入空气，进行冷热
交替和干湿交替来加速碳钢在土壤中的腐蚀速度。

优点：
–该方法没有改变土壤的性质，也不是在外力强制作用下进行，模拟了自然环境条件下季节的温度变化和昼夜更迭，同时还包括了土壤
干裂后或强对流天气引起的空气扩散速度加快的作用。

–试验结果表明试验的加速比主要在8-12之间，与现场埋片的相关系数为0.73.
–这一方法的确定使土壤腐蚀加速试验方法的研究上了一个新台阶，是一个不需通过外加电流来达到加速腐蚀目的的方法。

缺点：周期比较长，与环境条件控制有很大关系。

北京科技大学科技成果——多孔碳化钛-钛金属陶瓷梯度材料成果简介北京科技大学特种陶瓷研究室开发出一种多孔结构的碳化钛-钛金属陶瓷梯度材料，其应用前景极其广阔。

这种金属陶瓷是燃烧合成的多孔碳化钛-钛梯度材料，其多孔结构的孔隙率可达50%多。

孔隙率和孔隙大小，分布还可以根据需要在一定范围内设计。

由于在高温烧结过程其表面可形成氧化钛膜，使其耐高温的性能好，因此可作为耐高温材料。

碳化钛是一种导电材料，在通电发热时，即使温度升高到1000摄氏度以上，材料特性也不会发生任何变化。

因此，此多层多孔碳化钛材料可以作为高温发热源，分解在焚化炉都难以分解的二氧吲哚。

由于这种多层多孔的碳化钛-钛材料空隙率可达50%多，其比重可比最轻的金属镁还要轻。

因为这种多层多孔的碳化钛-钛是梯度材料，强度和刚度可以在一定范围内设计。

而且碳化钛-钛材料与人体的相容性好，因此很适合用做人造骨骼。

人的骨骼是多孔结构的，血管和神经通过骨骼的孔隙提供养分和控制骨骼的活动，因此，这种多孔的碳化钛-钛梯度材料是人造骨骼的极好材料。

由于这种碳化钛新材料的表面有一层氧化钛膜，它具有光催化的机能，同时多孔的碳化钛用来制作过滤器具有很强的吸附能力，可以有效地吸附浮游生物，它可以用来制造更好的水净化装置。

泡沫碳化钛做催化剂，用电催化方法可净化焦碳化学工业的含酚废水。

酚对水域的污染仅次于石油产品和重金属，居第三位。

本项目产品的基本工艺为燃烧合成工艺。

不用高温烧结炉。

可制作复杂形状和较大尺寸的制品。

应用范围可广泛用作生物医用材料，环保材料等。

经济效益及市场分析本项目产品市场广阔，可产生显著的经济效益和社会效益。

最小投资100万元。

回收期少于3年。

合作方式技术转让、技术入股或者其它合作方式。

大气环境中碳钢腐蚀速率推测方法崔梦晨;穆志纯;付冬梅;李晓刚【摘要】为了研究气候环境因素对金属腐蚀速率的影响,推测它们的量化关系,以碳钢为例,将数据挖掘的方法应用于大气腐蚀试验站点的腐蚀速率数据和气候环境数据,建立了大气环境中推测碳钢腐蚀速率的模型,并得出腐蚀速率推测公式.腐蚀站点试验数据的验证结果表明:该方法有较高的推测准确度,对于全面了解我国不同地区的碳钢腐蚀状况具有指导意义.【期刊名称】《腐蚀与防护》【年(卷),期】2016(037)006【总页数】6页(P503-507,512)【关键词】腐蚀速率;碳钢;数据挖掘;大气环境【作者】崔梦晨;穆志纯;付冬梅;李晓刚【作者单位】北京科技大学自动化学院,北京100083;北京科技大学自动化学院,北京100083;北京科技大学自动化学院,北京100083;北京科技大学腐蚀与防护中心,北京100083【正文语种】中文【中图分类】TG172对于大气环境中碳钢腐蚀速率的研究，国际标准化组织建立了ISO9223标准，通过润湿时间、二氧化硫沉积速率、氯化物沉积速率三项因素判断大气环境中碳钢腐蚀等级，对应不同范围的腐蚀速率[1]。

叶堤等[2]研究了大气污染对碳钢腐蚀速率的影响，讨论了二氧化硫、二氧化氮等因素对碳钢腐蚀速率影响的强弱程度。

龙风乐等[3]对管线钢的腐蚀速率与温度、环境pH等因素的关系进行分析。

唐子龙等[4]讨论了盐粒子液膜下碳钢腐蚀速率与环境因素的关联性。

金属材料的腐蚀会给各种设备和建筑物的安全带来威胁，造成重大的经济损失，其中，金属材料在大气环境中腐蚀造成的损失占到一半以上[5]。

挖掘气候环境因素与腐蚀速率的规律对于全面掌握不同地区的腐蚀状况进而合理有效地进行选材和腐蚀防护具有重要意义[6]。

目前，关于碳钢腐蚀速率的研究大多集中于定性地讨论各环境因素与其相关性，未能定量给出根据气候环境数据推算碳钢腐蚀速率的计算公式，具有一定局限性。

本工作将数据挖掘的思想应用于腐蚀数据，综合考虑温度、湿度、污染性气体等7项因素对碳钢腐蚀速率的影响，应用数据拟合、区间嵌套循环搜素[7]等方法建立了碳钢腐蚀速率推测公式,并对公式进行了试验验证。

科技成果——碳氧化钛可溶阳极电解提取金属钛的新工艺技术开发单位北京科技大学适用范围金属钛提取工艺成果简介金属钛具有优异的物理化学和机械性能。

其密度比钢小43%，比强度高、熔点高、耐腐蚀且无毒害，被广泛用于军工、航空航天、化工、电子信息等领域，被誉为未来金属。

钛元素在地壳中储量极为丰富（0.44%，在所有元素中列第9），但钛的产量与销量却很有限（全球年产不足20万吨）。

目前金属钛的主流生产工艺为Kroll法，即镁还原法。

其核心是用金属镁为还原剂，在800-900℃下还原气态四氯化钛，得到纯度为99.7%左右的海绵钛。

该流程工艺繁琐、复杂且能耗大，从而导致金属钛生产成本高、价格昂贵，限制了金属钛的广泛应用。

2004年以来，北京科技大学朱鸿民教授和焦树强教授领衔的课题组提出一种新型清洁钛提取冶炼方法，其基本设计思路如下：以二氧化钛或富钛料和碳质还原剂为原料，碳热还原制备具有良好导电性的TiC x O y固溶体，并将O/C比控制在1/1左右，用作电解阳极原料；将该阳极进行熔盐电解，阳极产物为CO或CO2，从而使阳极固溶体中的氧和碳完全以气体形式排出，而钛则以离子形式进入熔盐；选择并控制电解条件，使熔盐中的钛离子保持较低价态，并在镍或钛阴极以较高的电流效率以金属钛形式沉积析出。

该研究成果在国际著名期刊发表后得到普遍关注，被认为是一个在钛金属提取领域里极其重要的成果（a straight forward account）。

这一方法为钛金属的低成本、低污染生产奠定了基础，在国际上被誉为USTB工艺。

在完成基本原理研究基础上，该新型钛冶炼工艺经100A 规模小试、1000-3000A规模中试后，于2013年底实现了10000A工业化规模试验及装备集成研发，并获得了质量在1级海绵钛以上的规模产品。

由此，进一步巩固了我国在该领域的技术优势，同时形成新型钛金属冶金的系统性知识产权，并确立了这一全新的冶金流程。

高纯钛，是指纯度在3N5（99.95%）乃至4N5（99.995%）以上的金属钛。

北京科技大学科技成果——超轻硬硅钙石型硅
酸钙保温材料
技术特点
超轻硬硅钙石型硅酸钙保温材料（容重≤170kg/m3）以普通建筑石灰及天然粉石英为基本原料，采用高压水热动态法生产。

是我国首次自主开发的适合我国国情的超轻型产品，采用全天然原料，以最低的成本实现了批量工业生产。

其各项指标均达到或超过日本JISA9510-1984标准。

是目前所有无机硬质保温材料中容重最小，导热系数最低的一种，同时具有较高的强度。

其耐热温度为1000℃，在常见的保温材料中也是较高的一种，因此可以在许多场合取代轻质耐火砖、轻质浇注料、珍珠岩制品、蛭石制品、矿棉、玻璃棉制品及耐火纤维制品。

本材料本项目所开发的170硬硅钙石型硅酸钙保温材料本产品样品检测结果如下：
容重：170kg/m3
导热系数：0.045W/m/K（70℃）
抗折强度：0.29MPa
最高使用温度：1000℃（1000℃下3小时烧后，线收缩1.04％）技术成熟程度
已实现批量工业生产，并成功地进行了应用试验。

应用范围
适用于建材、冶金、石油、化工、电力、轻工等行业热工设备的
绝热保温，属环境友好型材料。

经济效益及市场分析
以产量3000m3/年计，每年可新增产值810万元，可获纯利270万元。

另外，本材料具有节能降耗之功效，因此还具有显著的社会效益。