6061铝合金FSW接头组织与耐蚀性能的研究

对4 mm厚的6061-T6铝合金板进行了搅拌摩擦焊接,通过浸泡腐蚀试验和电化学腐蚀试验研究焊缝腐蚀性能,采用金相显微镜、透射电镜等观察接头的微观组织。结果表明:6061铝合金FSW焊核区晶粒显著细化,晶界第二相较少;焊核区的耐剥落腐蚀和晶间腐蚀性能优于热影响区的;焊核区比热影响区的腐蚀电位较高,腐蚀电流密度较小,焊核区表现出更好的耐腐蚀性能。

激光熔覆Stellite 6合金涂层的耐磨耐蚀性能研究

为提高阀杆用SUS630不锈钢的耐磨耐蚀性能,利用激光熔覆技术在其表面制备Stellite 6钴基合金涂层,随后对比研究了Stellite 6合金涂层和SUS630不锈钢基体的显微硬度、摩擦磨损性能和腐蚀性能。结果表明:相对于SUS630不锈钢,Stellite 6合金涂层的硬度提高了25%,磨损体积减少了50%,说明Stellite 6合金涂层的耐磨性能优于SUS630不锈钢基体;此外,在3.5%NaCl溶液中,Stellite 6合金涂层的腐蚀电位(-0.18 V)和钝化膜的阻抗值(367 kΩcm^(2))均高于SUS630不锈钢基体的腐蚀电位(-0.35 V)和钝化膜的阻抗值(129 kΩcm^(2)),而其钝化电流密度(10^(-7)-10^(-6)A/cm^(2))小于SUS630不锈钢基体的钝化电流密度(10^(-6)-10^(-5)A/cm^(2)),说明Stellite 6合金涂层的耐腐蚀性能优于SUS630不锈钢基体。因此,激光熔覆Stellite 6合金涂层可提高SUS630不锈钢的耐磨耐蚀性能。

晶粒形态对Ti-Mo钢耐蚀性能的影响

采用周期浸润腐蚀实验机、光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和电子背散射衍射(EBSD)技术等研究了晶粒形态对Ti-Mo微合金钢耐蚀性能的影响规律。结果表明:Ti-Mo微合金钢经600~750℃等温热处理后的显微组织为单相铁素体,耐蚀性能受晶粒尺寸、大角度晶界比例、再结晶程度的影响;晶界和变形组织作为阳极,晶粒作为阴极,不均匀的电化学腐蚀使实验钢的腐蚀电流升高,促进了电偶腐蚀的发生,这是影响Ti-Mo微合金钢腐蚀行为的主要机制;在不损害力学性能的前提下,可通过采取适当增大晶粒尺寸、降低大角度晶界比例、提高再结晶程度的措施,提高Ti-Mo钢的耐蚀性能;在本实验条件下,当等温温度为600℃时,Ti-Mo钢的晶粒尺寸为9.66μm、大角度晶界比例为80.3%、平均错配角为1.99°、腐蚀质量损失率为1.98 g/(m^(2)·h),其耐蚀性能较高。

激光熔覆FeAlCrNiSix高熵合金涂层的显微组织与耐蚀性能

采用激光熔覆技术在DH36高强度海洋工程结构用钢表面制备不同Si元素添加量的FeAlCrNiSi_(x)高熵合金熔覆层,进一步提升海洋结构用钢的耐蚀性能。采用X射线衍射仪(XRD)、光学显微镜(OM)和扫描电子显微镜(SEM)分析高熵合金熔覆层的物相组成和显微组织。测量熔覆层显微硬度,利用极化曲线分析了熔覆层的腐蚀行为。结果表明:Si元素的添加促使熔覆层的物相由FCC+BCC相转变为单一的BCC相,枝晶尺寸逐渐减小,最终完全转化为形状不规则的等轴晶,熔覆层的平均硬度先上升后下降,硬度最高值为430.15HV_(0.1)。Si元素的加入也有效改善了熔覆层的耐蚀性能,熔覆层的耐蚀性能随着Si元素添加量的增多呈现先增强后降低的趋势。综合考虑电化学参数,FeAlCrNiSi_(0.25)熔覆层的耐蚀性能最好。

镁合金建筑模板的表面化学镀与耐蚀性能

采用化学镀的方法在镁合金建筑模板表面分别制备了单一Sn膜、单一Zn膜和复合Sn-Zn膜,对比分析了pH、温度和膜层数对镁合金表面膜层显微形貌和电化学性能的影响。结果表明:对于单一膜,在pH值为6.0、温度为75℃时制备的单一Sn膜和在pH值为9.5、温度为75℃时制备的单一Zn膜都具有较好成膜质量;当膜层数为9时,复合Sn-Zn膜完全覆盖镁合金基体且膜层成膜质量较好。相较于镁合金基体,单一Sn膜、单一Zn膜、复合Sn-Zn膜的腐蚀电位都发生正向移动,腐蚀电流密度发生不同程度减小,复合Sn-Zn膜的腐蚀电位最正、腐蚀电流密度最小。在镁合金基体表面化学镀单一Sn膜、单一Zn膜、复合Sn-Zn膜都有助于提升镁合金的耐蚀性能,且复合Sn-Zn膜对基体的保护作用要优于单一Sn膜、单一Zn膜。

添加Al(NO_(3))_(3)对镁合金表面水滑石蒸汽涂层耐蚀性能的影响

目的研究原位蒸汽法制备层状双金属氢氧化物(LDH)的反应机理,以及添加Al(NO_(3))_(3)对AZ91D镁合金表面水滑石蒸汽涂层耐蚀性的影响和耐蚀机理。方法在蒸汽源中添加不同浓度的Al(NO_(3))_(3),以提供Al3+,采用原位蒸汽法在150℃下进行5 h水热反应,在AZ91D镁合金表面制备水滑石蒸汽涂层。使用XRD、FT-IR、SEM、EDS等测试手段对水滑石蒸汽涂层进行表征,通过动电位极化、电化学阻抗和盐雾试验,研究水滑石蒸汽涂层的生长机理及腐蚀机理。结果基于不同浓度梯度的Al(NO_(3))_(3),在AZ91D镁合金表面成功制备了水滑石蒸汽涂层,涂层的主要组成物相为Mg(OH)_(2)、Mg-Al-NO_(3)LDH、Mg-Al-CO_(2)LDH。Al(NO_(3))_(3)/LDH相较于未添加Al(NO_(3))_(3)得到的LDH,其生长均匀、结构致密,耐腐蚀性能由大到小的顺序为LDH-100、LDH-200、LDH-50、LDH-20、LDH、AZ91D镁合金。水滑石蒸汽涂层的腐蚀产物主要为Mg(OH)_(2)、MgCO_(3)。结论在添加100 mmol/L的Al(NO_(3))_(3)作为蒸汽源时,充足的Al^(3+)保证了合成结构致密水滑石的需要,副产物最少,且耐蚀性最好。最后,讨论了水滑石蒸汽涂层的生长机理和腐蚀机理。

微弧氧化后Mg-8Li合金表面MgLiAlY-LDHs@GO膜层的生长及耐蚀性能

目的提高Mg-8Li合金的耐蚀性能。方法首先在Mg-8Li合金表面制备微弧氧化膜(MAO),然后使用原位水热法在微弧氧化膜表面原位生长掺杂氧化石墨烯(GO)的四元(MgLiAlY)层状双羟基金属氧化物(LDHs)智能自修复膜层。采用SEM、XRD、FT-IR、EDS、ICP等手段研究MgLiAlY-LDHs@GO膜层的形貌、结构以及成分。通过EIS、Tafel以及浸泡试验等研究膜层的耐蚀性能,分析膜层的腐蚀行为,阐释其耐蚀机理。结果GO的掺杂可以促使LDHs纳米片生长得更加致密,主体层板中具有缓蚀作用的Y3+可以提高涂层的耐蚀性,四元LDHs的生长所需要的Mg^(2+)、Li^(+)、Al^(3+)等离子来源于镁锂合金基体以及微弧氧化膜的溶解,其中Li+也可以促进LDHs纳米片生长得更为均匀细密。膜层的腐蚀电流密度为6.03×10^(–7)A/cm^(2),比MAO膜层降低了1个数量级,提高了镁锂合金的耐蚀性能。结论GO的负载使LDHs的耐蚀性能和膜层稳定性均有一定程度的提升,引入稀土元素Y会改变LDHs的骨架,造成晶格畸变,使得LDHs微观形貌呈现褶皱状,剩下部分以Y(OH)3形式存在于涂层表面,可进一步提高膜层的耐蚀性能和稳定性。

板材平整度对锆化膜耐蚀性能的影响研究

为了从机理上明确锆化膜的耐蚀性与基材表面平整度的关系,通过化学抛光分别改变冷轧板、铝合金板表面平整度,与未处理的冷轧板、铝板进行对比,在试样表面制备锆化膜,利用扫描电镜(SEM)分别观测锆化膜的微观形貌;利用电化学方法、盐雾试验箱、循环交变试验机、漆膜附着力检测设备等仪器测试钝化膜的耐蚀性能、漆膜附着力。结果表明:抛光后的冷轧板、铝合金板外观光滑平整,制备的锆化膜颗粒排布均匀致密,粗糙度明显降低,锆化膜的腐蚀电流较小,阻抗半径较大;未抛光的冷轧板、铝合金板外观粗糙不平整,制备的锆化膜颗粒大小不一,排布无规律;冷轧板、铝合金板锆化膜经冲击、杯突和划格实验的附着力检测后结果合格;经1000 h盐雾测试后,抛光后平整表面的冷轧板漆膜单边最大扩蚀宽度约1.9 mm,漆面无气泡;未抛光冷轧板漆膜单边最大扩蚀宽度约2.3 mm,漆面无气泡;抛光铝合金板经过30个循环交变检测后,漆膜单边扩蚀宽度2.0 mm,漆面无气泡;未抛光铝合金板经过30个循环交变检测后,漆膜单边扩蚀宽度2.6 mm,漆面无气泡。

碳酸锂溶液封闭处理对阳极氧化AA2099-T83合金耐蚀性能的影响

为开发一种新型铝锂合金表面处理技术,将经酒石酸−硫酸阳极氧化后的AA2099-T83合金浸泡在不同温度−浓度组合的碳酸锂(Li_(2)CO_(3))溶液中进行后处理。结果表明:经过Li_(2)CO_(3)溶液处理后,阳极氧化合金的耐蚀性能显著提高(耐中性盐雾试验长达1300 h)。此外,高温/低浓度和低温/高浓度组合的封孔过程明显不同,在高温模式下阳极氧化膜仅部分封孔,而在低温模式下阳极氧化膜的封孔更加完全。封孔处理合金的高耐腐蚀性主要归因于在阳极氧化膜表面和内部形成的封孔产物(即Li−Al−LDH和/或勃姆石)对腐蚀介质的阻隔作用。

双金属复合管环焊缝耐蚀性能评价方法

目的建立双金属复合管环焊缝耐蚀性能评价方法,为双金属复合管在高酸性气田现场应用提供依据。方法针对双金属复合管环焊缝在高酸性环境中的主要腐蚀类型,参考标准Q/SY 06018-2016中冶金复合管直焊缝和堆焊层腐蚀评价内容,确定以晶间腐蚀、抗SCC/SSC性能、点腐蚀、模拟工况腐蚀为评价指标,并通过整管段试验验证评价结果的双金属复合管环焊缝耐蚀性能评价方法,同时以国产L360/825冶金复合管环焊缝为例对建立的评价方法进行验证。结果通过使用建立的方法对L360/825双金属复合管环焊缝耐蚀性能进行评价,验证了评价方法有效可靠,评价结果显示L360/825双金属复合管环焊缝具有良好的耐蚀性能。结论建立的评价方法可以直接应用于高酸性气田用双金属复合管的环焊缝耐蚀性能评价,为双金属复合管的现场应用提供依据。

添加稀土元素对Q195L钢显微组织和耐蚀性能的影响

通过向Q195L钢中添加稀土元素研发了盘圆用Q195LRE钢,并制作了直径为6.5 mm的Q195L和Q195LRE钢盘圆。采用光学显微镜、扫描电子显微镜检测了这两种钢的显微组织和夹杂物等级,并分别通过干-湿交替浸润试验和电化学腐蚀试验检测了钢的腐蚀速率和耐电化学腐蚀性能。结果表明:Q195LRE钢的显微组织由等轴铁素体和少量珠光体组成;稀土元素对夹杂物起变质作用,从而形成了细小的球状稀土硫化物、稀土氧化物及其复合夹杂物;浸润试验72 h后,Q195LRE钢的平均腐蚀速率为1.772 g/(m^(2)·h),比Q195L钢的低21%;Q195LRE钢的自腐蚀电流密度小于Q195L钢,表明Q195LRE钢的耐蚀性能优于Q195L钢。

基于大数据技术的Sn、Mo元素对低合金钢耐蚀性能的影响研究

目的研究合金元素含量对材料耐蚀性能的影响。方法通过动电位极化、电化学阻抗谱、ACM传感器以及化学浸泡研究了合金元素Cr、Mo、Sn对低合金钢在模拟热带海洋大气环境中腐蚀行为的影响,并通过扫描电子显微镜和X-射线衍射对腐蚀形貌、锈层结构进行表征。结果当Cr元素含量为3%(质量分数)时,材料的耐蚀性能越好,这是由于Cr元素可以促进具有保护性能的腐蚀产物的生成来提高低合金钢的耐蚀性能。然而,含Cr低合金钢表面存在大量口径小深度大的腐蚀孔,表明材料容易发生局部腐蚀。为了增强含Cr低合金钢耐局部腐蚀能力,分别加入0.1%(质量分数)Mo、0.1%(质量分数)Sn,并同时加入0.1%(质量分数)Mo和0.1%(质量分数)Sn制备了3种低合金钢。根据ACM传感器数据曲线及腐蚀形貌图,发现Mo和Sn元素可以有效降低局部腐蚀的发生,同时含有Mo和Sn 2种元素的试样表面都是口径大深度浅的腐蚀坑。此外,Mo元素和Sn元素不仅可以提高材料自身的腐蚀性能,还可以增强腐蚀产物膜的保护性能。与3Cr低合金钢动电位极化曲线相比,Mo元素和Sn元素可以分别使材料的自腐蚀电流密度下降18%和51%,同时加入Mo、Sn 2种元素可以使自腐蚀电流密度降低71%。根据ACM传感器数据,3Cr钢腐蚀产物膜的缓蚀率为53.12%,Mo元素和Sn元素使腐蚀产物膜的缓蚀率分别提升至58.62%和73.91%。结论在含3%(质量分数)Cr钢的基础上同时加入Mo和Sn元素可以获得耐蚀性能优异的低合金钢。

化学气相沉积Cr/DLC薄膜对Mg-Gd-Y合金耐蚀性能的改善

Mg-Gd-Y合金作为一种优秀工程材料在石油天然气勘探开发中具有广泛应用。为了改善其在井下工作服役时的耐蚀性能,研究了以Cr为过渡层的类金刚石薄膜(DLC)对Mg-Gd-Y合金耐蚀性能的影响。采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)法制备了以Cr元素为过渡层的类金刚石薄膜,采用拉曼光谱分析DLC膜层的碳结构类型,采用3.5%(质量分数)NaCl盐雾腐蚀试验、电化学极化测试及接触角测试评价了试样的耐蚀性能,采用SEM分析了试样腐蚀前后的表面形貌及断面形貌。结果表明:由拉曼光谱检测数据计算得出,Cr/DLC薄膜的I_D/I_G值为0.64,说明膜层中sp~3杂化键所占比例较多,且组织致密,因此Cr/DLC薄膜在3.5%NaCl溶液中的腐蚀倾向和腐蚀速率降低。Cr/DLC薄膜有效提高了镁合金基体的耐蚀能力。

钛基材Pt涂层接触电阻及耐蚀性能研究

质子交换膜(PEM)电解制氢系统因具有宽范围、快速动态响应能力,在新能源消纳、电网调峰等领域具有广阔的应用前景。为了提升制氢电解堆电传输性能,降低接触电阻,本文利用磁控溅射技术制备了钛毡和钛板上的Pt涂层,并对这些涂层进行了研究,探究了制备工艺对薄膜的微观结构、传输性能和耐蚀性能的影响。研究发现,最佳磁控溅射工艺包括等离子清洗时间20 min,溅射时间10 min,以及溅射功率100 W。在接触电阻方面,镀有铂的钛毡表现出优异的接触电阻性能。通过SEM和EDS测试分析,发现随着功率和时间的增加,Pt颗粒的尺寸逐渐增大。然而,当颗粒尺寸过大时,Pt颗粒之间发生相互挤压,导致微小裂纹的产生,从而影响Pt涂层耐蚀性能。这些研究结果对于优化PEM制氢电解堆的性能,提高其稳定性具有重要意义。

水热处理对热浸镀铝/微弧氧化陶瓷膜层的耐蚀性能研究

本文探究了水热处理对热浸镀铝/MAO陶瓷膜层表面形貌、物相组成、耐蚀性能等方面的影响,并通过高温铝液腐蚀实验分析了热浸镀铝/MAO/水热处理试样的耐铝液腐蚀能力。结果表明:热浸镀铝/MAO/水热处理试样的陶瓷膜层主要由Al相、Al2O3相和ZrO2相组成,适宜的水热处理时间能够使得陶瓷膜层表面更加平整光滑,微孔数量减少,耐蚀性能更好。通过高温铝液腐蚀实验发现,经热浸镀铝/MAO/水热处理工艺改性后的316 L不锈钢试样表面更加平整,腐蚀失重和腐蚀速率仅为未镀膜的316 L不锈钢试样的一半。

柔性陶瓷涂料在盐湖钾盐生产设备的应用及耐蚀性能研究

盐湖资源开发过程中,金属材料腐蚀问题对设备的安全运转和生产的连续稳定运行造成很大危害。因此设备的腐蚀防护是盐湖资源开发的基本保障之一。以陶瓷颗粒为主要填料、改性环氧树脂为成膜物,开发出可应用于盐湖苛刻工况环境中的柔性陶瓷涂料,并对涂层基本物理机械性能和耐腐蚀性能进行研究。结果表明:柔性陶瓷涂料耐磨性好,在喷砂钢材表面附着力可达20.3 MPa,综合机械性能优良;涂层的耐化学溶剂性能良好,室温下,在10%NaCl溶液,10%NaOH溶液中浸泡30天后涂层表面无任何变化;在30%H_(2)SO_(4)溶液中浸泡30天后涂层有轻微变色,在10%HCl溶液中浸泡30天后涂层起泡,无红锈;应用于热溶生产氯化钾工艺中的浓密机底流泵管接头内壁防护,可有效提高设备的使用寿命。

稀土元素对桥梁缆索用热浸镀Zn-10Al镀层钢丝耐蚀性能的影响

通过双镀法制备Zn-10Al-xRE(x=0.05,0.08,0.11,0.14,0.17)五种热浸镀锌铝镀层,并利用中性加速盐雾试验、电化学实验及扫描电子显微镜(SEM)分析其腐蚀形貌及耐蚀性能。结果表明,五种镀层在中性加速盐雾试验下,可保证基体在120d以内不被腐蚀,而纯锌镀层在30d时已经出现红锈,证明Zn-10Al-xRE的耐蚀性能可达到纯锌镀层4~5倍。Zn-10Al-xRE镀层钢丝的耐蚀性能随稀土含量的上升先升高再降低,添加0.08%RE的Zn-10Al镀层耐蚀性最好。用SEM对120d盐雾试验下的镀层钢丝进行观察,可以看出纯锌镀层的腐蚀产物较为疏松,Zn-10Al-xRE的腐蚀产物较为致密,Zn-10Al-xRE中腐蚀产物大约分为韧窝状、球状及针片状,耐蚀性能最好的Zn-10Al-0.08RE镀层中含有大量韧窝状腐蚀产物。

氧含量对钢耐蚀性能的影响

为了考察氧含量对钢耐蚀性能的影响,冶炼了不同氧含量(质量分数在20×10-6~200×10-6范围)的碳钢和耐候钢.通过扫描电镜夹杂物分析、极化实验、全浸实验等方法研究了钢中夹杂物类型、形态、数量、尺寸等随氧含量变化而变化的规律,以及对耐蚀性能的影响.结果表明,随着钢中氧含量逐渐增大,钢中夹杂物由长条状MnS、Al2O3向颗粒状硅酸盐转变,夹杂物总数量、平均尺寸逐渐增大,譬如氧质量分数从20×10-6、60×10-6增大到195×10-6时,MnS数量占比从69.9%、23.7%减少到5.8%,硅酸盐数量占比从3.4%、54.9%增大到73.2%,夹杂物总面积分数从0.01%、0.04%增大至0.25%,等效圆直径从0.78µm、1.15µm增大至4.65µm;点蚀电位呈升高趋势,整体升高40 mV左右;腐蚀速率先下降又回升,遵从三次函数变化规律,其中氧质量分数从20×10-6~30×10-6增大到60×10-6,碳钢腐蚀速率降低53%,耐候钢腐蚀速率降低24%,耐蚀性均提高.分析认为,氧质量分数在20×10-6~100×10-6范围,易诱发腐蚀的长条状硫化物减少以及固溶氧增多而引起基体电位升高的共同作用导致在全浸腐蚀环境下钢的耐蚀性增强;氧质量分数在100×10-6~200×10-6范围,夹杂物的数量急剧增多使得钢的耐腐蚀性降低.适当增大氧含量,可开发经济型耐腐蚀钢.

石墨烯添加剂与电流密度对铝锂合金阳极氧化膜层耐蚀性能的影响

本文以Al-Li-Cu-Mg合金为研究对象,在混酸电解液体系下进行阳极氧化处理,制备不同电流密度以及石墨烯掺入后的氧化膜。通过SEM、XRD、EDS等分析测试手段分析了各参数下膜层的表面与截面形貌、元素、物相组成等,并通过电化学工作站等仪器分别分析了膜层的耐蚀等性能。研究不同电流大小与石墨烯掺入后对膜层性能的影响机制。结果表明:电流密度的增加会使得材料膜层的厚度先增后减、缺陷增加,耐蚀性能先增后减,阳极氧化膜耐蚀性能最佳电流密度为15 A/dm^(2)。同时石墨烯的掺入会降低膜层耐蚀性,阳极氧化膜腐蚀电流密度为4.898×10^(-7)A·cm^(-2)。

建筑用钢表面镀层制备与耐蚀性能研究

为了提升建筑用Q345钢的表面耐蚀性能,采用化学镀的方法在建筑用钢表面制备了Ni-P和Ni-P-PTFE(聚四氟乙烯)复合镀层,考察了PTFE乳液浓度对表面镀层显微形貌和耐蚀性能的影响。结果表明,Ni-P镀层和Ni-P-PTFE镀层中均可见非晶态结构,在镀液中加入PTFE后Ni-P-PTFE镀层中还形成了Fe_(3)C和P_(4)S_(3)相。在镀液中加入不同浓度PTFE乳液后,Ni-P-PTFE镀层的Ni/P原子比有不同程度降低(介于4.08~5.04),但随着PTFE乳液浓度增加,镀层中F元素含量逐渐升高、Ni/P原子比逐渐增大。PTFE乳液浓度为0.4 mL/L时Ni-P-PTFE镀层表面较为平整、光滑,镀层表面由于脱氢反应而形成的微孔消失。不同浓度PTFE乳液的Ni-P-PTFE镀层的耐蚀性能都优于Ni-P镀层,且PTFE乳液浓度为0.4 mL/L时镀层的耐蚀性最好,在建筑用Q345钢表面制备Ni-P-PTFE镀层可以获得良好的耐蚀性,适宜的PTFE乳液浓度为0.4 mL/L。