含铜奥氏体抗菌不锈钢微观组织与性能研究

摘要

随着人们生活水平的日益提高，抗菌、防菌的健康意识逐渐增强。近年来的病毒感染事件接连发生，直接危及人们的生命安全，由此抗菌不锈钢这一新型钢种应运而生。抗菌不锈钢应用领域广泛。高性能、多功能的抗菌型不锈钢始终是人们研究开发的目标。从这个目标出发，本文采用试验与理论相结合的方法，借助于先进的实验条件和分析测试工具，对含铜奥氏体抗菌不锈钢进行了组织与性能的研究。
　　 对含铜奥氏体抗菌不锈钢进行光学组织观察得到，掺入不同量的铜元素可以改变不锈钢基体的组织，掺入铜的含量越多不锈钢基体的晶粒尺寸越细小，掺入的铜元素起到了晶粒细化的作用。不锈钢基体的组织形貌随着热处理机制的改变没有明显的变化，随着时效温度的提高，基体的晶粒略有长大的趋势。
　　 用低倍背散射扫描电子显微镜对样品进行形貌观察，经过王水腐蚀后的样品表面出现了腐蚀坑，这些腐蚀坑是由于铜富集相被腐蚀掉所产生的。腐蚀坑大小在几微米左右，均匀分布在样品的表面。
　　 利用高分辨电镜与双喷减膜技术对含铜铁素体抗菌不锈钢中抗菌相粒子的组成和生长机制进行了分析。得出：抗菌相97％为铜，其余含有少量的锰和铁元素，其成分和结构上接近单质的铜；奥氏体抗菌不锈钢热轧板在时效过程中，抗菌相的析出过程受扩散机制控制，抗菌相的临界析出温度接近850℃，最佳析出温度区间为750-800℃。抗菌相尺寸越大、析出数目越多，则抗菌性越好。此外，欲获得优良的抗菌性，抗菌相的析出量不应小于0.5％。
　　 对样品抗菌性和耐腐蚀性进行研究时得到结论：含铜2％的样品灭菌率远小于含铜3.5％，当铜含量为3.5％时抗菌效果已经达到标准，铜含量高于3.5％时抗菌效果没有较大变化；不同铜含量的试样在Na2CO3溶液和NaOH溶液经过5h、10h、20h、40h浸泡后其质量变化很小，因此可以看出含铜不锈钢在碱和盐中有相当高的耐蚀性。0Cr18Ni9Cu3钢在800℃回火时耐蚀性较好，0Cr18Ni9Cu2钢在650℃回火时耐蚀性较好。综合考虑试验钢的抗菌性、耐蚀性，0Cr18Ni9Cu3钢经1050℃×10min淬火，800℃×2 h回火后具有优异的综合性能。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1引言

1.2抗菌不锈钢研究现状

1.2.1含铜抗菌不锈钢

1.2.2含银抗菌不锈钢

1.2.3含稀土(Ce)抗菌不锈钢

1.2.4复合抗菌不锈钢

1.2.5表面改性抗菌不锈钢

1.3抗菌不锈钢材料的抗菌机理

1.4铜在不锈钢中的析出机理

1.5抗菌不锈钢的市场前景

1.5.1工业化生产成本

1.5.2抗菌不锈钢应用市场及前景

1.6抗菌不锈钢的研究意义

第2章材料制备与实验方法

2.1掺铜不锈钢的冶炼及样品制备

2.1.1原料的选取

2.1.2不锈钢样品的冶炼

2.1.3抗菌不锈钢样品的热处理机制

2.2抗菌性能检测

2.2.1抗菌实验设备

2.2.2抗菌性能检测方法

2.3含铜不锈钢样品的组织形貌观察

2.3.1金相观察

2.3.2 SEM观察

2.3.3 TEM观察

2.4含铜不锈钢耐腐蚀性检测方法

第3章奥氏体样品微观组织形貌分析

3.1掺铜奥氏体抗菌不锈钢光学组织

3.1.1掺铜量对光学组织的影响

3.1.2热处理机制对光学组织的影响

3.2 SEM分析

3.2.1样品表面的微观形貌

3.2.2热处理机制对抗菌相分布的影响

3.3 TEM分析

3.4讨论

第4章抗菌不锈钢样品性能分析

4.1抗菌性能

4.1.1抗菌试验结果

4.1.2时效温度对抗菌性的影响

4.1.3时效时间对抗菌性的影响

4.2抗菌机理的讨论

4.3耐腐蚀性能分析

第5章结论

参考文献

致谢

附录A攻读学位期间所发表的学术论文