浇注温度与型壳温度对K4648镍基高温合金组织和性能的影响

针对某型号燃气涡轮导向器用K4648镍基高温合金室温冲击韧性无法达到标准要求(冲击韧性大于20 J·cm^(-2))的问题,在不同的浇注温度与型壳温度(1 490℃/1 050℃,1 490℃/950℃,1 460℃/1 050℃)下制备了K4648镍基高温合金,并进行了固溶+标准热处理,研究了浇注温度与型壳温度对合金显微组织和冲击性能的影响,获得了优化的工艺参数。结果表明:当型壳温度或浇注温度较低时,K4648镍基高温合金的晶粒尺寸和二次枝晶间距较小,块状初生α-Cr相含量较少、尺寸较小,合金的冲击韧性较大,冲击断口处次生裂纹数量较少;优化工艺参数为型壳温度950℃、浇注温度1 490℃,此工艺参数下制备的K4648镍基高温合金的冲击韧性最大,为21.4 J·cm^(-2),满足标准要求。

原位生成周期性层片结构镀层及其在NaCl溶液中的腐蚀形貌

金属在海洋氯离子环境中极易发生腐蚀,并造成巨大的经济损失。通过制备新型Fe-Cr-B铸钢,采用热浸镀铝-扩散热处理原位生成含有周期性层片结构(PLSs)的镀层,并利用扫描电子显微镜(SEM)、电子探针X射线显微分析仪(EPMA)等手段研究了该镀层的组织结构及其在3.5%(质量分数)NaCl溶液中的腐蚀行为。结果表明,该铸钢的显微组织主要由粗大的初生(Cr,Fe)_(2)B及α-Fe组成;热浸镀铝时在(Cr,Fe)_(2)B/Al界面上生成由FeAl3和Cr-Al-B相组成的PLSs,在α-Fe/Al界面上生成FeAl3;扩散热处理使得反应层增厚,且PLSs在反应层中大量生成;相比FeAl3,镀层中的PLSs在腐蚀过程中充当阳极优先腐蚀,并表现出腐蚀各向异性,尤其是其中的Cr-Al-B相可明显阻挡氯离子腐蚀,使得PLSs通过延长腐蚀路径进而提高镀层的耐氯离子腐蚀性能。

石墨烯/三聚磷酸铝水性导电防腐涂料的制备及性能研究

以石墨烯为导电填料,三聚磷酸铝为防腐填料,水性环氧树脂作为黏结骨料,配置得出了一种用在接地电极表面的导电防腐涂料。通过附着力、导电性以及耐蚀性测试,再结合土壤模拟浸泡试验,研究不同石墨烯与三聚磷酸配比对涂层导电与防腐性能的影响,结果表明当m(G)∶m(EP)=17%,m(ATP)∶m(EP)=1%时涂层表现出了优异的导电性与抗腐蚀性,可以满足电力接地网使用要求。

铁素体/马氏体不锈钢的电化学腐蚀行为研究

铁素体/马氏体不锈钢具有较好的机械强度、导热性与耐腐蚀性,被广泛用于反应堆结构材料,而材料腐蚀问题是影响反应堆寿命与安全运行的重要因素。本文利用电化学工作站测量了不锈钢在溶液中的开路电位、极化曲线及电化学阻抗谱,研究了不锈钢在不同条件下的电化学腐蚀行为,并采用数据拟合方法建立了铁素体/马氏体不锈钢的电化学腐蚀模型。试验结果表明:不锈钢浸入液体环境后表面电位升高,形成有减缓腐蚀作用的氧化膜;随着氯离子浓度升高,不锈钢表面腐蚀电位降低,钝化膜稳定性降低;氯离子浓度高于100 ppm时,不锈钢的阻抗明显减小,此时不锈钢表面发生了活跃的腐蚀行为。极化曲线测量结果表明,当温度高于60℃、不锈钢在外加电位时,不锈钢表面的钝化膜会在更低的电位下发生破坏,钝化膜稳定性较低。不锈钢腐蚀的主要原因为表面钝化膜在特定条件下的稳定性降低和阻抗减小。

Ti_(3)C_(2)Tx改性环氧树脂涂层的制备及其在人工海水环境下的摩擦学性能研究

以氢氟酸作为MAX相(Ti_(3)AlC_(2))粉体的刻蚀剂,制备出了具有“手风琴”形貌的Ti_(3)C_(2)T_(x)MXene,以水性环氧树脂、水性环氧树脂固化剂以及Ti_(3)C_(2)T_(x)为原料制备了Ti_(3)C_(2)T_(x)环氧树脂涂层.通过往复摩擦磨损试验机和光学数码显微镜测试涂层在人工海水环境下的摩擦系数和磨损率;采用扫描电子显微镜、显微共焦激光拉曼光谱仪分析磨痕表面形貌、物相,进而探讨磨损机理;使用电化学工作站,探究人工海水环境下涂层的耐腐蚀性能.研究表明:与去离子水环境相对比,人工海水环境下Ti_(3)C_(2)T_(x)环氧树脂涂层具有更低的摩擦系数;同时Ti_(3)C_(2)T_(x)的加入显著提升了环氧树脂涂层的耐腐蚀性能.Ti_(3)C_(2)T_(x)的添加能够显著提高环氧树脂涂层在人工海水环境下的摩擦学性能.随着Ti_(3)C_(2)T_(x)含量的增大,涂层的摩擦系数和磨损率均呈先减小后增大的趋势,当Ti_(3)C_(2)T_(x)的含量为1.0 wt%时,涂层的摩擦系数和磨损率最低,分别为0.13和4.99×10-5mm3/Nm,与纯环氧树脂涂层相比,分别降低了65.8%和两个数量级.

MoS_(2)/Ti_(3)C_(2)T_(x)对磷酸盐涂层宽温域摩擦学性能的影响

目的以MoS_(2)/Ti_(3)C_(2)T_(x)为固体润滑剂,在25(室温)~400℃下制备具有优异摩擦学性能的MoS_(2)/Ti_(3)C_(2)T_(x)磷酸盐涂层,并研究它在不同温度下的减摩抗磨机制。方法以氢氟酸为MAX相(Ti_(3)AlC_(2))粉体的蚀刻剂,制备具有“手风琴”形貌的Ti3C2TxMXene。以硫脲、钼酸铵、MXene为原料,制备MoS_(2)/Ti_(3)C_(2)T_(x)复合材料。以Al(H2PO4)3为黏结剂,以Cu O为固化剂,分别以Ti_(3)C_(2)T_(x)和MoS_(2)/Ti_(3)C_(2)T_(x)为固体润滑剂,制备Ti3C2Tx磷酸盐涂层和MoS_(2)/Ti_(3)C_(2)T_(x)磷酸盐涂层。通过高温摩擦磨损试验机和光学数码显微镜测试涂层在25~400℃时的摩擦因数和磨损率,采用扫描电子显微镜和显微共焦激光拉曼光谱仪分析磨痕表面形貌、物相,进而探讨磨损机理。结果当Ti_(3)C_(2)T_(x)与Al(H_(2)PO_(4))_(3)的质量比为2∶1时,Ti3C2Tx磷酸盐涂层在室温(25℃)下的摩擦因数和磨损率均最低,分别为0.38和2.75×10-4mm3/(N·m)。在Ti_(3)C_(2)T_(x)表面负载MoS2,将MoS_(2)/Ti_(3)C_(2)T_(x)作为固体润滑剂,能够显著降低磷酸盐涂层在25~400℃下的摩擦因数,同时磨损率也有所降低。MoS_(2)/Ti_(3)C_(2)T_(x)磷酸盐涂层在室温下的摩擦因数低至0.11,相较于Ti3C2Tx磷酸盐涂层降低了71.1%,其磨损率相较于Ti3C2Tx磷酸盐涂层降低了1个数量级。在25~400℃范围内,MoS_(2)/Ti_(3)C_(2)T_(x)磷酸盐涂层的摩擦因数均低于0.21。随着温度的升高,摩擦因数呈先减小后增大的趋势,磨损率整体上呈增大趋势。结论相较于Ti_(3)C_(2)T_(x)磷酸盐涂层,MoS_(2)/Ti_(3)C_(2)T_(x)磷酸盐涂层在25~400℃下的摩擦学性能均得到显著提升。

储氢容器用金属材料的氢脆敏感性

由于对化石燃料的过度依赖,导致全球能源短缺和环境污染日益严重,迫切需要开发高效、清洁新能源。氢能被认为是未来重要的清洁二次能源,近年来受到广泛关注与研究。氢的高效和安全储运是氢能大规模应用的关键技术。储氢容器临氢材料的氢脆敏感性是氢能的制造、运输、储存过程中需要解决的关键性问题。本文介绍了氢脆的形成机理、影响因素及研究方法,综述了目前国内外对于304不锈钢、316不锈钢、Cr-Mo钢、6016铝合金等主流储氢容器用金属材料的研究现状。最后,针对储氢容器未来的发展趋势进行了展望。

Ce对Zn-Al-Mg合金镀层组织和耐腐蚀性能的影响

为了考察Ce含量对热浸镀Zn-Al-Mg合金镀层的组织和耐腐蚀性能的影响,采用SEM、EDS、XRD等方法对镀层的形貌、组织成分及物相进行了观察分析,结合盐雾试验对腐蚀产物形貌、组成及含量以及去除腐蚀产物后的镀层形貌进行了分析,并进一步通过电化学测试考察了不同镀层在3.5%NaCl溶液中的电化学行为。结果表明,Zn-5Al-1.5Mg-xCe (x=0, 0.05, 0.10, 0.25,质量分数,%)合金镀层的组织由富Zn相、富Al相和Zn/Al/MgZn_(2)(或Mg_(2)Zn_(11))三元共晶组织组成,少量Ce的加入增加了镀层中三元共晶组织的比例。Ce可以减薄镀层,细化富Al相,提高镀层的均匀性。当Ce添加量为0.10%时,细化效果最好。另外,Zn-5Al-1.5Mg-0.10Ce合金镀层的耐腐蚀性能最好,是Zn-5Al-1.5Mg合金镀层的2.6倍左右。Ce提高了镀层的均匀性,减少了局部腐蚀,提高了Zn_5(OH)_8Cl_(2)·H_(2)O腐蚀产物保护层的均匀性和致密性,从而提高了镀层的耐腐蚀性能。

镁合金表面TiO_(2)二维薄膜的制备及其耐腐蚀性能研究

由于镁是一种较为活泼的金属,容易被氧化,且生成的氧化膜不具备保护性,这会进一步加快镁的腐蚀速率。通过在镁合金表面制备一层保护膜来阻断其与腐蚀物质的接触,从而增强镁合金的耐腐蚀性。首先根据已有文献制备TiO_(2)胶体,然后利用电泳沉积法,以镁合金基样为阳极,在其表面制备TiO_(2)薄膜,电泳液为上述TiO_(2)胶体,并探究了制备过程中的各项实验参数(不同电泳时间和不同沉积时间)对样品的影响。采取XRD、SEM等测试方法对制备的TiO_(2)薄膜进行分析,并进一步测试样品的极化曲线并做出分析。通过一系列参数优化可知,最优参数为电泳电压20 V,沉积时间90 s,此时制备的TiO_(2)薄膜的腐蚀电位最正,为-1.26 V,同时腐蚀电流密度也最低,为4.21×10^(-6)A/cm^(2)。

石墨烯涂料防腐可靠性的探究

为探讨石墨烯在防腐领域中应用的可靠性,在对国内外主要石墨烯生产厂家的具体情况进行简要阐述的基础上,对石墨烯用于防腐材料中的作用机制进行了阐述,并分析了石墨烯防腐的可靠性、应用领域及存在的局限性。相关结论可为石墨烯用于防腐施工提供相应的技术支撑。

电沉积石墨烯防腐涂层的研究进展

石墨烯材料的二维平面结构以及优异的抗渗性使其在防腐领域备受关注,电沉积法可以实现石墨烯片层在涂层中的有序排列,增强涂层对外界腐蚀性电解质的阻隔。简单介绍了电沉积法制备石墨烯涂层的原理,详细综述了近年来以电沉积法制备金属基石墨烯复合涂层和导电聚合物基石墨烯复合涂层的研究进展,分析了石墨烯改善在不同基质涂层的原理。最后,展望了石墨烯、金属和导电聚合物三元复合材料在防腐涂层中的应用,并且对两种复合涂层的优缺点进行了简单的总结。

400 MPa级Cr-Mo合金化耐蚀钢筋在氯盐环境下的腐蚀行为

通过周浸腐蚀实验和电化学实验研究了一种400 MPa级Cr-Mo合金化耐蚀钢筋HRB400cE和普通碳素钢筋HRB400E在中性氯盐环境中的耐腐蚀性能,利用钨灯丝扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)等手段分析了两种钢筋锈层的形貌和组成。结果显示,在2%NaCl(质量分数)溶液中加速腐蚀后,400 MPa级Cr-Mo合金化耐蚀钢筋相比普通碳素钢筋具有较好的耐氯离子腐蚀能力,腐蚀速率为普通钢筋的67%。普通碳钢经过加速腐蚀后出现疏松结构的较厚锈层,而耐蚀钢筋则是多层致密结构的较薄锈层。相比HRB400E钢筋,HRB400cE钢筋自腐蚀电位及自腐蚀电流更低,具有较小的电化学腐蚀速率,在不同浓度氯盐环境中体现了良好的耐腐蚀性能。

铝合金超疏水表面制备方法及防腐应用研究现状

受“荷叶效应”为代表的超疏水现象启发,几十年来,超疏水材料制备技术发展迅猛。铝合金有良好的铸造与塑性加工性能,是工业应用极广泛的材料之一,海洋、航空等特殊应用领域对铝合金表面性能提出更高要求,而超疏水材料具有耐腐蚀、自清洁、抗污染、防覆冰等优良特性。因此,对铝合金进行超疏水表面构筑,进一步提高其耐腐蚀性能具有重要现实意义。本文梳理了润湿性经典理论,然后对铝合金超疏水表面制备过程进行综述,接着对铝合金超疏水表面制备方法进行归纳,包含刻蚀法、电沉积法、氧化法及水热法等,在此基础上讨论了铝合金超疏水表面抗腐蚀机理及在耐腐蚀领域应用现状,最后提出铝合金超疏水表面从实验研究到实际生产应用过程所面临的现实问题,并提出系统建议与展望。

涂覆时间对聚合物水泥基钢筋涂层粘接性能的影响机理

为探明由涂层胶凝进程引发的界面过渡区(ITZ)物相经时演变对聚合物水泥基涂层与混凝土保护层间粘接性能的影响机理,制备丙乳与P·O 52.5水泥质量比1∶2的涂层,测试不同涂覆时间下钢筋的握裹力,分析了钢筋涂层与保护层ITZ组成物相的微观形貌及经时演化特征。研究表明:不超过3 h的涂覆时间有利于聚合物水泥基涂层与保护层ITZ中水化硅酸钙(CSH)凝胶的聚合,进而提高钢筋的粘接性能。

氮化硼含量对热化学反应法制得陶瓷涂层耐高温氯腐蚀性能的影响

采用热化学反应法以复合磷酸盐为黏接剂,在Q235钢基体上制备了不同氮化硼(BN)含量的氧化铝基陶瓷涂层;运用扫描电子显微镜和X射线衍射仪研究了BN含量对热化学反应陶瓷涂层形貌和组织结构、热膨胀系数和耐高温氯腐蚀性能的影响。结果表明:热化学反应涂层与基体反应产生了新相Al0.67Fe0.33PO4,随着陶瓷涂层中BN含量的增加,涂层表面的裂纹和孔隙先减少后增加,30%BN-Al_(2)O_(3)和50%BN-Al_(2)O_(3)陶瓷涂层的热膨胀系数分别为7.9×10-6和7.7×10^(-6),与基体材料Q235的较为接近;热化学反应涂层显著改善了Q235钢的耐高温氯腐蚀性能,其中50%BN-Al_(2)O_(3)陶瓷涂层的耐高温氯腐蚀性能最好。

水中溶解氧对低锡中铌锆合金氧化膜显微组织和电化学性能的影响

在含溶解氧(质量浓度分别为300,1 000μg·L^(-1))环境中对Zr-0.4Sn-0.7Nb-0.3Fe-0.1Cr-0.15Mo-0.12O新型低锡中铌锆合金进行了长达300 d的堆外高压釜腐蚀试验,研究了腐蚀过程中合金表面氧化膜微观结构的变化,并结合离位电化学检测表征了腐蚀后合金的电化学性能,分析了溶解氧对电化学性能的影响。结果表明:在含溶解氧环境中腐蚀时,合金表面氧化膜的厚度随时间呈线性增加,氧化膜内裂纹增多,氧化膜/基体界面起伏加剧;当溶解氧含量较高时,合金的腐蚀质量增加较大,表面氧化膜内裂纹较多。在含溶解氧环境中腐蚀130 d时,合金的自腐蚀电位和极化电阻最小,自腐蚀电流密度最大,其耐腐蚀性不仅与表面氧化膜厚度有关,还受氧化膜内缺陷影响;腐蚀300 d时,合金的阻抗谱呈多容抗弧特征,较高溶解氧含量下的容抗弧数量较多。

异种丝材电弧喷涂ZnNiAl涂层的组织与耐磨耐蚀性能

采用双枪同时电弧喷涂Ni95Al5丝材与Zn85Al15丝材在Q235钢基材表面制备了Zn NiAl涂层。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)表征了涂层的物相、表面形貌以及成分,并通过硬度试验、摩擦磨损试验和电化学试验研究了涂层的耐磨性能和耐腐蚀性能。结果表明:Zn NiAl涂层由Zn相、Ni(Al)固溶体相以及Al相等多相组织组成,且存在少量的氧化物颗粒与微孔洞;其磨损形貌呈现出黏着磨损与磨粒磨损复合特征,涂层中锌、铝元素的钝化作用以及镍元素加入可降低涂层腐蚀速率,实现耐磨、耐蚀性能提升。

BFRP模壳不排水加固RC墩柱恢复力模型

为研究玄武岩纤维增强聚合物(basalt fiber reinforced polymer, BFRP)模壳不排水加固钢筋混凝土(reinforced concrete, RC)墩柱抗震恢复力模型,在拟静力试验基础上,采用OpenSees有限元软件对模壳加固墩柱进行数值分析,主要研究参数为填充层混凝土强度、模壳厚度、加固高度、轴压比。研究表明:填充层混凝土强度等级越高,墩柱抗震性能有所增强,但C40以上的填充层混凝土强度等级墩柱的抗震性能较为接近;模壳加固厚度较大墩柱的抗震性能优于厚度较小墩柱;当模壳加固高度较高时,墩柱的抗震性能较好,当加固高度大于2~3倍原墩柱塑性铰高度时,抗震性能提升效果趋于稳定;轴压比越大,墩柱的刚度退化较快,不利延性发展。后通过数据回归分析,建立了BFRP模壳加固RC墩柱恢复力模型,对比可知,恢复力模型与试验曲线拟合较好,能有效反映加固墩柱的滞回性能,可为此类结构的抗震性能分析提供参考。

稀土Ce对铝硅合金组织、力学及耐腐蚀性能的影响

研究熔铸工艺条件下制备的不同稀土铈含量(w(Ce)分别为0%、0.3%、0.6%和0.9%)的Al-Si合金微观组织、力学性能及耐腐蚀性能。研究结果表明:稀土Ce的添加极大的优化了Al-Si合金的微观结构,α-Al枝晶明显被细化,枝晶变得十分圆整且规则。共晶Si相也变得非常细小,颗粒状的共晶Si相边缘圆润,且排布有序。随着稀土Ce添加量的逐渐增大,Al-Si合金的拉伸性能及显微硬度均逐渐增大,当稀土Ce的含量为0.6%时,合金的抗拉强度、伸长率及显微硬度达到峰值,分别为228.96 MPa、5.1%和109.5 HV,比未添加稀土Ce的合金分别提高了24.59%、54.55%和40.74%。并且此时合金的抗腐蚀性能达到最佳,通过浸泡测试可知合金的失重腐蚀速率仅为11.36 mg/(cm^(2)·d),相比于未变质的Al-Si合金基体降低了50%。

新型镀锌涂层的无铬钝化工艺研究

本文探究了一种新型镀锌涂层的无铬钝化工艺,利用植酸对镀锌层进行处理,再在植酸处理后的表面钝化一层γ-氨丙基三乙氧基硅烷(γ-APS)膜。对其钝化膜进行了硫酸铜点滴实验、碱浸失重实验,绘制了Tafel极化曲线并做了EIS阻抗实验,对其表面形貌进行了SEM表征。最终得出了植酸前处理的最佳工艺为:植酸浓度为10mol/L,p H值为3,处理时间为2min,处理温度为40℃,然后自然干燥2h。