近日，東北大學(xué)冶金學(xué)院姜周華教授團(tuán)隊(duì)在提升不銹鋼耐蝕性創(chuàng)新設(shè)計(jì)方面取得重要突破，相關(guān)成果“Design for improving corrosion resistance of duplex stainless steels by wrapping inclusions with niobium armour”（https://doi.org/10.1038/s41467-023-43752-8）發(fā)表于《自然?通訊》（Nature Communications）。論文作者為：張樹才、馮浩、李花兵、姜周華、張濤、朱紅春、藺岳、張偉、李國(guó)平，其中，第一作者為冶金學(xué)院張樹才講師，通訊作者為冶金學(xué)院/多金屬共生礦生態(tài)化冶金教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室李花兵教授。東北大學(xué)冶金學(xué)院為第一完成單位，東北大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院張濤教授、中信金屬有限公司張偉博士和山西太鋼不銹鋼股份有限公司李國(guó)平教授級(jí)高工為合作完成人。鋼鐵材料的腐蝕失效不僅會(huì)導(dǎo)致災(zāi)難性安全事故，還會(huì)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。為滿足基礎(chǔ)設(shè)施和裝備的長(zhǎng)壽命需求，一系列高耐蝕不銹鋼相繼被開發(fā)出來(lái)。但隨著服役環(huán)境日益苛刻，這些不銹鋼仍會(huì)發(fā)生腐蝕。非金屬夾雜物是腐蝕的主要誘因之一，通常會(huì)造成“千里之堤，潰于蟻穴”的嚴(yán)重影響，在高溫、高氯等極端苛刻的環(huán)境中，其危害尤為突出。對(duì)此，科研人員探索了很多方法以減輕夾雜物的危害，如深脫氧、深脫硫和改性處理等。然而，這些方法的效果有限，夾雜物或周圍基體仍會(huì)發(fā)生腐蝕。因此，如何有效防止夾雜物引起的腐蝕失效，成為了鋼鐵材料腐蝕防護(hù)領(lǐng)域迫在眉睫的挑戰(zhàn)。本研究打破了傳統(tǒng)“依靠潔凈度控制和改性處理減輕夾雜物危害”的思維局限，創(chuàng)新提出“利用耐蝕鈮鎧甲（Z相）包裹有害夾雜物以顯著提高雙相不銹鋼耐蝕性”的策略。該策略巧妙運(yùn)用了微合金化和異質(zhì)形核原理，實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)關(guān)鍵目標(biāo)控制：一是含鈮Z相有效包裹夾雜物（圖1）。首先，從常用微合金元素（Ti、V和Nb）中篩選出Nb作為理想元素；其次，利用簡(jiǎn)單常規(guī)的制備路線促使含鈮Z相在夾雜物周圍異質(zhì)形核，形成“夾雜物@Z相”核殼結(jié)構(gòu)，將夾雜物包裹起來(lái)，使其與腐蝕性環(huán)境隔絕。二是Z相和其周圍基體具有良好的耐蝕性（圖2）。首先，保證了Z相本身具有高耐蝕性（~52%Nb-27%Cr-7%Mo-9%N）；其次，保證了Z相周圍基體未發(fā)生嚴(yán)重貧化，依然具有良好的耐蝕性；同時(shí)，Z相與基體間電勢(shì)差小且能協(xié)調(diào)變形，避免發(fā)生電偶腐蝕和微縫隙腐蝕。本研究獨(dú)辟蹊徑，巧妙施策，利用耐蝕“鈮鎧甲”（Z相）包裹有害夾雜物，攻克了“夾雜物引起腐蝕失效”這一久攻不克的頑疾，在系列雙相不銹鋼（S32101、S32304、S32205、S32507、S32707）和工業(yè)化生產(chǎn)中具有很強(qiáng)的普適性（圖3）。該研究為不銹鋼材料腐蝕防護(hù)提供了新思路，對(duì)保障高端裝備長(zhǎng)壽命和安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義。本研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、遼寧省中央引導(dǎo)地方科技發(fā)展專項(xiàng)、中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)、中國(guó)博士后科學(xué)基金等項(xiàng)目資助以及中信金屬和太鋼的經(jīng)費(fèi)支持，還得到了東北大學(xué)分析測(cè)試中心在組織表征方面提供的幫助。