σ相对S32205双相不锈钢力学性能和耐蚀性的影响

通过JMatPro软件模拟计算和试验结合的方式研究了S32205双相不锈钢中σ相的析出行为及对其力学性能和耐蚀性的影响。结果表明:通过JMatPro软件模拟计算得到的S32205双相不锈钢σ相析出鼻尖温度为875℃。当S32205双相不锈钢在875℃保温0~90 min,σ相含量快速增加,当保温时间增加至90~120 min时,σ相含量缓慢上升,而当保温时间为120~240 min时σ相含量达到饱和,最大为6.1%,与模拟计算结果基本符合。随着保温时间逐渐增加,S32205双相不锈钢的屈服强度、抗拉强度及显微硬度先快速增加后逐渐保持稳定,而伸长率呈下降趋势,强度和硬度与σ相体积含量成正比关系,σ相强化机理由Orowan强化机制转变为σ相的高弹性应变能强化机制。不同σ含量的S32205双相不锈钢的电化学试验结果表明随着σ相的含量逐渐增多,基体越容易贫Cr, S32205双相不锈钢越容易产生腐蚀,耐蚀性逐渐降低。

钛合金表面超疏水膜的制备及其耐蚀性与机械稳定性

采用阳极氧化工艺在Ti6A14V钛合金表面制备阳极氧化膜作为过渡层,然后喷涂SiO_(2)颗粒溶胶烘烤使其固化成膜,再通过正辛基三乙氧基硅烷表面修饰,制备出具有微纳米表面结构、接触角为151.6°的超疏水膜。结果表明:超疏水膜的主要成分为Ti、O、Si和C元素,腐蚀电流密度仅为8.06×10^(-8)A/cm^(2),较裸钛合金降低约一个数量级,并且电荷转移电阻和低频阻抗模值较裸钛合金分别增大约7000Ω·cm^(2)、3000Ω·cm^(2),表现出良好的耐蚀性,可作为耐腐蚀膜层对钛合金起到防护作用。超疏水膜经受80次落砂冲击、50次胶带剥离以及沿砂纸往复摩擦400 cm后,接触角仍然大于150°,保持超疏水状态。蜂窝状多孔结构的阳极氧化膜充当过渡层,使溶胶膜和表面修饰形成的薄膜与钛合金基体牢固结合,从而表现出良好的机械稳定性。

钴含量对Ni-W-Co合金镀层耐蚀性的影响

[目的]研究镀层Co含量对Ni-W-Co合金镀层耐蚀性的影响。[方法]通过调节镀液的钴盐(Co SO_(4)·7H_(2)O)用量,在N80钢表面直流电沉积得到不同Co含量的Ni-W-Co合金。通过镀层厚度测量、成分分析、形貌观察、全浸腐蚀试验、动电位极化曲线测试等方式研究了钴盐质量浓度对沉积速率及合金镀层成分、形貌和耐蚀性的影响。[结果]随着镀液中钴盐质量浓度的增大,沉积速率增大,镀层的Co质量分数增大,表面变得粗糙,耐蚀性先变好后变差。Co SO_(4)·7H_(2)O的质量浓度为2.0 g/L时获得的Ni-W-Co合金镀层在5%Na Cl溶液和土酸溶液(由10%盐酸与5%氢氟酸组成)中的腐蚀速率最低,耐蚀性最佳。[结论]通过调整镀液的钴盐用量可电沉积得到适用于油田环境的耐腐蚀Ni-W-Co合金镀层。

LDH预处理溶胶凝胶封闭对铝合金阳极氧化膜耐蚀性的影响

目的开发一种新型LDH预处理溶胶凝胶封闭工艺,以获得高耐蚀性的封闭阳极氧化膜层。方法用LDH预处理溶胶凝胶封闭法对阳极氧化铝合金进行表面处理,采用场发射扫描电镜、原子力显微镜对封闭前后的氧化膜进行微观形貌表征,通过接触角测试评价阳极氧化膜层表面的润湿性能,通过浸泡实验、电化学阻抗谱对阳极氧化膜的耐蚀性进行研究,并与传统沸水封闭工艺进行比较。结果经LDH预处理后,膜层表面被一层致密的LDH覆盖,多孔结构和孔洞缺陷均消失。涂覆溶胶凝胶后,膜层表面均匀平整,无明显缺陷。与沸水封闭相比,LDH预处理溶胶凝胶封闭的氧化膜具有更平整均匀的表面和更低的粗糙度,接触角为92.3°,具有疏水性。在3.5%(质量分数)NaCl溶液中浸泡15 d后,膜层的低频阻抗值仍可达到6.79×10^(6)Ω·cm^(2),与传统沸水封闭法相比,高出2个数量级。膜层具有良好的长期耐蚀性,其主要机理为LDH的铝合金氧化膜空隙和表面生长出双片层状的LiAl-LDH,表面膜层更致密,片层结构在一定程度上阻挡了腐蚀溶液的入侵,同时使膜层表面存在更多的-OH基团,在溶胶凝胶封闭时提供了更多的反应位点,促进了溶胶凝胶涂层与基体之间的结合,有效阻挡了外界溶液对基体的入侵,因此延缓了腐蚀。结论LDH预处理溶胶凝胶封闭工艺提高了铝合金阳极氧化膜的致密性和表面疏水性以及膜层的耐蚀性能。

2种热处理工艺对N07718镍基合金力学及耐蚀性能的影响

为探明不同热处理工艺对镍基合金力学及耐蚀性能的影响,利用万能拉伸试验机、摆锤冲击试验机对2种不同固溶时效保温时间的N07718材料进行了拉伸、低温冲击等力学性能对比测试,同时利用高温高压H_(2)S/CO_(2)腐蚀电化学试验装置对2种热处理工艺的材料进行高温高压电化学测试。结果表明,固溶保温时间对N07718材料的韧塑性影响较大,对耐蚀性影响较小。利用热场发射扫描电镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)等对比分析了2种N07718材料韧塑性差异的原因。研究发现固溶时效保温时间的延长使N07718合金材料晶界位置析出大量棒状δ相,且部分连接成串,导致材料塑韧性降低。针对N07718镍基合金推荐使用1 029.4℃固溶保温1.5 h后水冷+779.4℃保温时效6.5 h,空冷的热处理工艺,其综合性能更优。

碳含量对船体钢耐蚀性的影响

通过干湿循环腐蚀试验模拟热带海洋大气环境,采用光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射、动电位极化曲线、阻抗谱测试等表征手段,研究了不同碳含量对船体钢耐蚀性的影响。结果表明,降碳会减少钢中珠光体含量,使腐蚀产物中具有稳定结构的α-FeOOH的比例增加,从而提高基体的电位,并使得腐蚀产物膜层电阻和电荷转移电阻增大,形成粘附性好、稳定、致密的锈层,表现出良好的耐蚀性。

Mn微合金化Al-Si-Cu-Mg合金显微组织及耐蚀性能研究

Al-Si-Cu-Mg系列合金具有优异的强韧性,但其中的含Cu强化相极大地影响了该系合金的耐蚀性能。因此,本文通过对不同Mn含量的Al-7Si-2Cu-0.6Mg合金进行显微组织观察和电化学分析,探究Mn元素的添加对T6热处理状态下合金微观结构和耐蚀性的影响。结果表明,Mn添加量的提高对合金显微硬度几乎没有影响,但在合金基体中可以观察到弥散相。随着Mn含量升高,合金的耐蚀性呈现先升高后降低的趋势。添加0.360%Mn(质量分数)合金具有最佳耐蚀性,腐蚀电流密度比基础合金减少了54%。腐蚀形貌观察结果表明,Mn的添加可以显著减弱合金的点蚀趋势。

过氧化氢对锌表面镨盐转化膜耐蚀性的影响

[目的]在以硝酸镨为成膜主剂的化学转化液中添加强氧化剂过氧化氢,以进一步提升膜层的耐蚀性。[方法]通过硫酸铜点滴试验、析氢试验、动电位极化曲线测量及电化学阻抗谱测试,研究了过氧化氢体积分数对锌表面镨盐转化膜耐蚀性的影响,并使用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)及X射线光电子能谱仪(XPS)分析了转化膜的微观形貌和成分。[结果]随着转化液中过氧化氢体积分数增大,所得镨盐转化膜的耐蚀性先变好后变差。当过氧化氢体积分数为35 mL/L时,镨盐转化膜的耐蚀性最佳,此时膜层较致密,主要由镨的氢氧化物和氧化物组成。[结论]在镨盐转化液中添加适量过氧化氢可在金属锌表面获得耐蚀性较好的转化膜。

硝酸镧含量对锌铝涂层组织结构和耐蚀性的影响

以稀土硝酸镧为添加剂,用硅烷钝化液代替铬酐,通过添加不量的硝酸镧制备了水性无铬锌铝涂层。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱(EDS)分析、中性盐雾试验和极化曲线等对含硝酸镧涂层试样的结构和性能进行了评价。结果表明:含5g/L硝酸镧(指其在B组分中的质量浓度)涂层试样的耐蚀性最好,适量的镧盐可以改善涂层结构,使涂层均匀致密;硝酸镧钝化处理可以显著降低涂层试样的腐蚀电流,提高腐蚀电位,抑制腐蚀速率,提高涂层的耐蚀性。硝酸镧也可以作为物理屏障,阻止腐蚀介质渗透到涂层中,但它不改变极化曲线的形状。水性无铬锌铝涂层中硝酸镧的最佳用量为5g/L。

封闭处理对超声波辅助制备的锌系磷化膜耐蚀性的影响

在Q345钢磷化过程中引入超声波以改善锌系磷化膜表面平整度和致密性,为进一步提高超声波辅助制备的锌系磷化膜耐蚀性,分别采用油性封闭剂、硝酸铈溶液、硅酸钠溶液进行封闭处理。结果表明:硅酸钠溶液的封闭效果好于油性封闭剂和硝酸铈溶液,封闭后超声锌系磷化膜的物相组成为Zn_(3)(PO_(4))_(2)·4H_(2)O、Zn_(2)Fe(PO_(4))_(2)·4H_(2)O、ZnSiO_(3)和Na_(2)Si O_(3),并且呈现良好的致密性和耐蚀性,其耐硫酸铜点滴时间超过150 s,腐蚀电流密度低至3.20×10^(-6)A/cm^(2),较未封闭超声锌系磷化膜的腐蚀电流密度降低幅度接近一个数量级。在硅酸钠溶液封闭过程中发生腐蚀整平现象,同时生成ZnSiO_(3)并析出Na_(2)Si O_(3)起到填补孔隙的作用,使超声锌系磷化膜的致密性得到更大程度改善,从而显著增强抗腐蚀能力。

CeO_(2)颗粒对7075铝合金微弧氧化膜生长行为及耐磨/耐蚀性能的影响

目的通过CeO_(2)颗粒复合,进一步改善铝合金微弧氧化膜的耐磨和耐蚀性能。方法在硅酸盐-磷酸盐电解液体系中加入CeO_(2)颗粒,利用微弧氧化技术在7075-T6铝合金表面制备CeO_(2)颗粒复合氧化膜;从氧化电压、放电行为及膜层厚度的变化规律探讨CeO_(2)颗粒含量对微弧氧化膜生长过程的影响;通过扫描电子显微镜、动电位极化曲线、球-盘磨损试验等研究电解液中CeO_(2)颗粒浓度对微弧氧化膜微观结构、耐磨性能和耐蚀性能的影响。结果通过CeO_(2)颗粒的复合,改变了铝合金微弧氧化成膜过程的能耗分布,加速了微弧氧化膜的放电击穿。CeO_(2)颗粒复合会使膜层的生长速率有所下降,但氧化膜的致密性、均匀性及膜基的结合强度得到明显改善。CeO_(2)颗粒主要以熔融和嵌合等方式存在于氧化膜中。相较于普通微弧氧化膜,复合膜的摩擦因数普遍降低了约0.2,比磨损率也更低,耐磨性更佳。此外,复合膜呈现出更好的耐腐蚀性,其自腐蚀电流密度至少下降了50%,且在模拟海水中浸泡2000 h后腐蚀增重更小、腐蚀更轻微。在电解液中加入10 g/L的CeO_(2)颗粒时,所得复合膜的综合性能较佳。结论CeO_(2)颗粒复合以熔融或嵌合的方式沉积到铝合金微弧氧化膜中,有效减少了膜层的微孔等缺陷,提高了膜层的致密性和硬度,改善了膜层的耐蚀性和耐磨性。

镁合金表面沉积Al-Al_(2)O_(3)/AT13复合涂层及其耐磨耐蚀性能研究

为了提高镁合金的耐磨耐蚀性并拓展其应用领域,首先采用冷喷涂法在镁合金基体表面沉积一层Al-20%(质量分数)Al_(2)O_(3)(缩写:Al-Al_(2)O_(3))涂层作为复合涂层过渡层,然后采用大气等离子喷涂法在其表面制备Al_(2)O_(3)-13%(质量分数)TiO_(2)(缩写:AT13)面层,从而获得Al-Al_(2)O_(3)/AT13复合涂层。采用扫描电镜分析了过渡层与面层的表面与截面形貌,借助显微硬度仪和万能试验机测定了复合涂层的显微硬度与结合强度,采用摩擦磨损仪测定了复合涂层的摩擦系数与磨损率,利用动电位扫描技术研究复合涂层在3.5%(质量分数)NaCl溶液中的腐蚀行为。结果表明:Al-Al_(2)O_(3)过渡层与AT13面层的显微硬度分别为(42.3±13.7) HV_(0.1)、(838.8±87.6) HV_(0.1),Al-Al_(2)O_(3)/AT13复合涂层结合强度为31.2 MPa;在40 N载荷和10 min的磨损条件下,复合涂层的稳定摩擦系数与磨损率为0.74、5.94×10^(-5 )mm^(3)/(N·m),与镁合金基体[1.89×10^(-4) mm^(3)/(N·m)]相比,磨损率减少了68.6%;在经过30 min的3.5%NaCl溶液浸泡后,复合涂层的腐蚀电位为-927 mV,腐蚀电流密度为1.81×10^(-5) A/cm^(2),与镁合金基体相比,腐蚀电位增大了742 mV,腐蚀电流密度下降了1个数量级。

无氰镀银层水性硅溶胶封闭工艺及镀层结构与耐蚀性

[目的]镀银层往往存在孔隙,使其耐蚀性无法满足苛刻的海洋环境应用要求,因此有必要对其进行封闭处理。[方法]采用水性硅溶胶对5,5-二甲基乙内酰脲(DMH)体系无氰镀银层进行封闭,通过正交试验优化封闭处理的工艺条件。借助扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)及电化学阻抗谱(EIS)测试分析了封闭后Ag镀层的微观结构、化学组成及耐蚀性。考察了1Cr18Ni9Ti不锈钢和GH2132合金表面Ag镀层经硅溶胶封闭后的耐酸性盐雾性能。[结果]较佳的封闭液组成和工艺条件为:丙烯酸树脂100 g/L,中性硅溶胶26 g/L,表面活性剂1 g/L,室温,时间60 s。在该条件下封闭后,Ag镀层表面疏水性和耐蚀性提高;Ag镀层的微观表面形貌未发生改变,封闭剂仅渗入镀层孔隙,而未在表面形成连续的膜。1Cr18Ni9Ti不锈钢和GH2132高温合金经“无氰镀银+水性硅溶胶封闭”处理后可以通过192 h的酸性盐雾试验。[结论]采用水性硅溶胶封闭处理可显著提高无氰镀银层的耐蚀性,对航空零部件的发展具有重要意义。

不同封闭处理对锌镍系磷化膜耐蚀性的影响

针对磷化膜表面具有多孔的结构,以30CrMnSi钢为基体材料,在经过锌-镍系磷化后分别浸入硅酸钠溶液、671乳液、市售4210封闭剂中进行封闭处理。实验采用电化学工作站、硫酸铜点滴测试、扫描电镜、接触角测量仪来分析封闭处理后的锌镍系磷化膜的形貌、耐蚀性和疏水性。实验结果表明:磷化后未进行封闭处理的磷化膜的膜层表面疏松多孔,这导致其耐蚀性、疏水性较差;硅酸钠封闭处理后,其膜层表面孔洞大多被有效填充且致密性也有明显提高,使磷化膜的耐蚀性略有提高,但其疏水性较差;而4210封闭和671封闭后,磷化膜表面被覆上一层薄膜,致使磷化膜的耐蚀性和疏水性都有明显提高。经过不同封闭处理后发现,采用4210封闭剂可使磷化膜表面覆上一层薄膜且孔洞能被有效填充,这使其耐蚀性及疏水性也较其他封闭处理后有明显改善。3种封闭处理都可以在一定程度上增强锌镍系磷化膜的耐腐蚀性能。

镁合金超疏水磷酸盐化学转化涂层的制备与耐蚀性能

目的研究超疏水改性处理对磷酸盐化学转化涂层耐蚀性的影响,利用PA和Ce3+的螯合作用及低表面能物质的修饰提升涂层的防护性能。方法将仿生超疏水技术和化学转化技术相结合,对传统的磷酸盐化学转化膜进行后处理改性,在镁合金基体上制备了具有超疏水效应的磷酸盐化学转化膜。通过扫描电子显微镜、红外光谱、接触角测试、电化学测试等方法研究改性后涂层的微观形貌、润湿性和耐蚀性。结果SEM结果显示,经过后处理改性后,磷酸盐化学转化膜(PCC)表面的缺陷被有效封堵,膜层致密性显著提高。接触角测试结果表明,改性后膜层的静态水接触角高达156.5°,滚动角低至5°,呈现出优异的超疏水性能。电化学测试结果显示,后处理改性后的超疏水膜层的防护性能显著提高;相较于PCC膜层,超疏水膜层的腐蚀电流密度降低了1个数量级,低频阻抗模值则提高了1个数量级,并且经过12 d浸泡后其低频阻抗模值仍然高于104Ω·cm^(2)。中性盐雾测试结果表明,改性后涂层的耐盐雾性能大幅提升,耐盐雾超过100h。结论该涂层展现出了优异的憎水性能和良好的自清洁性能,能够为基体提供高效且持久的腐蚀防护。

搅拌摩擦加工调控Mg-5Zn-0.6Zr合金耐蚀性的研究

作为一种储量足、比强度和比模量高的轻质结构材料和功能材料,镁的应用前景十分广阔,然而镁的耐蚀性不佳严重限制了其应用范围,较大尺寸的沉淀相导致的电偶腐蚀是镁合金耐蚀性不佳的重要原因。本工作选取铸态Mg-5Zn-0.6Zr合金作为研究对象,对该合金进行了搅拌摩擦加工处理,并对搅拌摩擦加工前后合金的组织结构和电化学性能进行了检测分析。结果表明,搅拌摩擦加工处理后的Mg-5Zn-0.6Zr合金形成了较强的(0001)基面织构,且大部分区域位错密度较低,晶粒尺寸从66.4μm细化到1.6μm,沉淀相发生了一定程度的破碎和弥散分布,在3.5%(下文如无特别说明,均指质量分数)NaCl水溶液中开路电位下的腐蚀电流密度由38.3μA/cm^(2)降至17.0μA/cm^(2),极化电阻由48.98Ω·cm^(2)提升至197.02Ω·cm^(2)。研究表明,搅拌摩擦加工可以有效提高镁合金的耐蚀性。

600~1000℃退火处理对FCC型Co_(x)FeMnNi_(3-x)合金组织演变及耐蚀性的影响

在CoCrFeMnNi合金及不锈钢中,Cr对合金的耐蚀性起到关键作用,但目前对无Cr的Co-Fe-Mn-Ni合金的组织演变及耐蚀性影响的研究较少。本工作使用电弧熔炼法制备了一系列FCC型Co_(x)FeMnNi_(3-x)合金,并在600℃、800℃、1000℃真空退火120 h,实验研究不同退火温度下Co_(x)FeMnNi_(3-x)合金的组织演变及耐蚀性变化规律。结果表明,铸态下这些合金均为枝晶组织,Co含量的增加使得枝晶更加发达。合金的耐蚀性随着Co含量的增加(Ni含量的降低)而逐渐降低。600℃退火后,合金组织整体仍为编织网状枝晶,但枝晶明显淡化,开始向等轴晶演变,晶粒间距增大,耐蚀性降低。600℃退火后的Co_(1.0)FeMnNi_(2.0)合金自腐蚀电流密度(2.19×10-^(6)A·cm^(-2))比铸态时提高了一倍。800℃退火后,Co_(1.0)FeMnNi_(2.0)合金的组织由大量等轴晶组成,其余合金组织仍有枝晶未完全消退。较为稳定的等轴晶使得合金的耐蚀性能提升,自腐蚀电流密度降低至0.68×10^(-6)A·cm^(-2)。退火温度提高到1000℃,合金完全由粗大的等轴晶组成,晶粒间结合紧密。1000℃退火后,Co_(1.0)FeMnNi_(2.0)合金自腐蚀电流密度为0.22×10^(-6)A·cm^(-2),拥有比304L不锈钢更高的耐蚀性。

草酸预处理AM50镁合金表面快速原位制备 蒸汽Mg−Al LDH涂层的耐蚀性

通过暴露合金表面的金属间化合物(β-Mg17Al12和AlMn),研究草酸(OA)酸洗对AM50镁合金表面原位蒸汽Mg−Al层状双氢氧化物(LDH)涂层成膜机制和耐蚀性的影响。结果表明,OA预处理使镁合金表面金属间化合物比例显著增加,Mg−Al LDH在Al−Mn相周围成核并生长。当酸洗时间为45 s时,所得LDH涂层的厚度最大、耐蚀性最佳,与基体相比,其腐蚀电流密度降低3个数量级。最后,提出了AM50镁合金表面Mg−Al LDH涂层的成膜机制。

烧结NdFeB磁体表面Zn-Al/T8超疏水复合涂层的显微组织及耐蚀性

为提升烧结NdFeB磁体的耐蚀性,采用旋涂法和等离子体增强化学气相沉积技术在其表面制备Zn-Al/T8(2-全氟辛基乙基丙烯酸酯)超疏水复合涂层。结果表明,Zn-Al涂层主要由片层状的Zn和Al相组成,厚度大约为28μm。Zn-Al/T8复合涂层的接触角达到151.78°,而滚动角仅为5.13°,说明Zn-Al/T8复合涂层可提供一个超疏水表面。Zn-Al涂层和Zn-Al/T8复合涂层对烧结NdFeB的磁性能均无显著影响。Zn-Al涂层通过牺牲阳极来提高NdFeB磁体的耐蚀性,而Zn-Al/T8复合涂层通过超疏水表面进一步提升耐蚀性。Zn-Al/T8复合涂层较Zn-Al涂层具有更好的耐盐雾性能。Zn-Al/T8超疏水复合涂层是一种非常有前途的烧结NdFeB磁体保护涂层。

热压处理对气相合金化法制备的镁锌合金显微组织和耐蚀性的影响

为了有效改善镁合金的性能,探究在冷凝和热压2种状态下,锌对镁合金的显微组织和腐蚀行为的影响,采用气相合金化法制备出Mg-Zn二元合金,并通过光学显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、电子扫描显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDX)以及电化学工作站等手段进行研究和分析。结果表明:冷凝态和热压态的合金的物相均由α-Mg,MgZn,Mg_(7)Zn_(3)以及MgZn_(2)相组成。经300~360℃、压力为10 MPa条件下热压40 min后,合金的显微组织更均匀化、更致密,且逐渐形成条状组织;随着热压温度的升高,合金的腐蚀电流密度下降,耐蚀性增强。当热压温度为320℃,时间由4 h延长到12 h后,合金的塑性变形程度明显增大,析出细小的Mg_(7)Zn_(3)相增多,且分布均匀,合金的耐蚀性降低。