激光重熔对等离子喷涂AlCoCrFeNi高熵合金涂层组织和耐腐蚀性能的影响

现有关于高熵合金涂层重熔处理的研究大多集中在涂层的组织结构、力学性能和耐磨损性能等方面,对其耐腐蚀性能的研究较少。为了揭示激光重熔对高熵合金涂层耐腐蚀性能的影响,采用等离子喷涂技术在AISI 1045钢表面制备AlCoCrFeNi高熵合金涂层,并采用激光重熔工艺对其进行重熔处理,对重熔前后涂层的组织结构和耐腐蚀性能进行对比研究。结果表明:激光重熔基本消除了喷涂层中的孔隙和裂纹等缺陷,涂层与基体之间由机械结合转变为冶金结合;重熔层由BCC固溶体相和少量FCC析出相组成,组织形态呈树枝晶状。极化曲线和电化学阻抗谱分析表明,激光重熔可以改善AlCoCrFeNi高熵合金涂层在3.5%NaCl溶液中的耐腐蚀性能。激光重熔后,涂层的自腐蚀电位从-0.421 6 V增加到-0.282 1 V,腐蚀电流密度从4.809×10^(-7)A/cm^(2)降低到1.475×10^(-7)A/cm^(2)。长期浸泡腐蚀试验也表明重熔层的耐腐蚀性能要显著优于喷涂层。通过等离子喷涂结合激光重熔技术得到缺陷较少、耐腐蚀性较好的高熵合金涂层,对于高熵合金的广泛应用具有重要的参考价值。

电流模式对Mg-Zn-Ca镁合金微弧氧化涂层孔隙及耐腐蚀性的影响

分别采用单极、双极和混合电流模式在Mg-Zn-Ca合金基板上制备3种微弧氧化涂层。通过扫描电镜(SEM)和三维激光扫描共聚焦显微镜测量了涂层的孔隙尺寸、表面形貌和表面粗糙度,涂层的物相结构采用X射线衍射仪进行表征,应用电化学工作站和500 h的盐雾腐蚀对3种涂层进行耐腐蚀性研究。结果表明:3种涂层均主要由MgO、Mg_(2)SiO_(4)、Mg_(2)SiO_(3)相组成,混合电流模式下得到的涂层表面光洁度更好,表面气孔尺寸达到(5.52±0.63)μm;同时较小的孔隙形成了屏障阻隔效应,使其耐蚀性高于单极和双极模式涂层的。

Ce(NO_(3))_(3)和CeO_(2)纳米粒子对APTES膜耐腐蚀性的影响

目的通过对铜箔进行硅烷化处理,增强铜箔的耐腐蚀性能。方法采用化学浸泡法在9μm电解铜箔表面制备γ-氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂(APTES)硅烷膜层、Ce^(3+)/APTES膜层、CeO_(2)/APTES膜层和Ce^(3+)/CeO_(2)/APTES膜层,对改性硅烷膜试样与空白试样进行接触角对照实验,对硅烷表面润湿性进行表征。在3.5%(质量分数)NaCl溶液中,对空白样、单一硅烷膜层、Ce^(3+)/APTES硅烷膜层和Ce^(3+)/CeO_(2)/APTES硅烷膜层进行浸泡实验和电化学实验,研究改性膜层前后的耐腐蚀性能。通过扫描电子显微镜(SEM)观察膜层表面形貌,并利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)对纳米粒子结构进行分析,探讨改性膜层的钝化机理。结果Ce(NO_(3))_(3)/CeO_(2)/APTES复合膜层的接触角最大,接触角为106.6°,表现出最佳的疏水性。同时,其表面的腐蚀坑数量和面积最小。在盐水浸泡和电化学实验中,各试样的腐蚀电流密度随着浸泡时间的延长而上升,Ce^(3+)/CeO_(2)/APTES试样的腐蚀电位发生正移,具有较低的腐蚀电流密度,并且该试样具有最高的相角和最高的阻抗值,远高于Ce^(3+)/APTES试样。结论与单一硅烷膜层和仅分别添加Ce(NO_(3))_(3)、CeO_(2)2种缓蚀剂的膜层相比,Ce(NO_(3))_(3)/CeO_(2)/APTES复合膜层的防护效果有明显提升,且Ce^(3+)与CeO_(2)之间的协同作用大大提高了硅烷膜层的耐腐蚀性能。

一步电沉积法制备铜表面稀土镧/石墨烯超疏水复合涂层及其耐腐蚀性能

海洋腐蚀的倾向性是制约铜基材料使用性能和安全性的一个重要因素。因此,提高铜表面耐腐蚀能力成为研究重点。采用一步快速电沉积工艺在铜基表面制备肉豆蔻酸镧/氧化石墨烯(LaM/GO)超疏水复合涂层,采用扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)、水接触角测量和电化学测试等手段对复合涂层的结构及性能进行了表征。结果表明:电沉积阴极表面产生了低表面能材料和花瓣状微纳粗糙结构,涂层表面静态水接触角为154°±3°,滚动角为5°±3°;电位动态极化曲线测量表明,超疏水复合涂层表面的腐蚀电位增加、腐蚀电流密度降低了2个数量级,缓蚀效率达99.34%,耐腐蚀性能得到显著提升;此外,所获得超疏水复合涂层表面显示出优异的防污性能和机械稳定性。

TRIZ理论在提高石油钻井平台涂料耐腐蚀性方面的应用

目的提高石油钻井平台防腐涂料的耐腐蚀性,减少由于石油钻井平台防腐涂层失效造成的经济损失。方法本文以石油钻井平台漆装系统为研究对象对其进行系统分析,并基于TRIZ理论(Teoriya Reshenivya Izobreatatelskikh Zadatch,TRIZ,译为发明问题解决理论)中的功能分析、因果分析、裁剪、九屏幕法、物理矛盾等工具对石油钻井平台漆装系统中涂料的组成成分进行创新设计。结果本文共得到了12个方案,通过初步分析选用了其中的5个方案构成解决问题的最优方案:首先在聚氨酯面漆中加入共轭结构的邻羟基苯甲酸甲酯,同时加入对苯醌自由离子捕捉剂,捕捉二氧化钛分子因吸收紫外线产生的自由基,防止面漆老化。此外还在面漆中加入OTS-SiO_(2)超疏水材料,阻止微生物附着。然后将环氧树脂中间漆中的不锈钢鳞片由不导电的玻璃鳞片替换。最后在底漆中加入弹性材料(微米级橡胶粒子),改善涂层易剥落的问题。结论该研究成果为提高防腐涂料的耐蚀性和环保性提供了参考。

不锈钢双极板等离子喷涂TiC涂层耐腐蚀性研究

为了提高质子交换膜燃料电池(PEMFC)双极板的耐腐蚀性,采用大气等离子喷涂技术(APS)制备TiC涂层,利用扫描电镜、X射线衍射仪表征涂层的形貌与组织,采用动电位极化、恒电位极化、电化学阻抗谱等方法研究了3种不同电流制备的TiC涂层在PEMFC环境中的耐腐蚀性能。结果表明:TiC涂层的腐蚀电流密度比不锈钢基体低了1个数量级,表明该涂层可以有效提高316L不锈钢的耐腐蚀性。随着喷涂电流的增大,500 A的涂层显示出了最佳的耐蚀性和导电性,这主要是由于随着电流的增大,粒子得到充分的熔化,使涂层致密度得到了提高,孔隙等缺陷减少。

火电机组用耐热钢高温耐腐蚀性能研究进展

从火电机组用耐热钢的发展历程出发,综述了新型耐热钢高温耐腐蚀性能的研究现状,并分别从腐蚀原理、化学成分、腐蚀环境和腐蚀防护等方面对耐热钢耐腐蚀性能的影响进行阐述;最后对火电机组用耐热钢高温耐腐蚀性能现有研究成果进行分析总结,并对未来研究方向以及发展趋势进行了展望。

激光熔覆Ni-Al_(2)O_(3)复合涂层的微观结构与耐腐蚀性能研究

目的 解决Cr-Ni系不锈钢在重腐蚀工业环境中本体耐腐蚀性能不足的问题。方法 采用激光熔覆技术制备Ni-Al_(2)O_(3)复合涂层,利用X射线衍射、扫描电镜、能谱仪(EDS)和显微硬度计、电化学工作站等技术研究所制备涂层的微观结构、相组成和元素分布,分析Al_(2)O_(3)含量对复合涂层形貌、显微硬度和耐腐蚀性能的影响规律。结果 复合涂层组织均匀、无明显缺陷,与基体之间存在明显的冶金结合区,沿着该复合涂层深度方向的微观结构依次呈现为胞状晶、定向生长的柱状晶及细小的等轴晶,物相则由均匀分布于复合涂层顶部的Al_(2)O_(3)颗粒和金属间化合物(Fe-Ni、Fe-Ni-Cr固溶体)构成。随着Al_(2)O_(3)含量的增大,复合涂层的显微硬度呈先增大后减小的趋势,腐蚀电位呈先增大后减小的趋势,而失重腐蚀速率和腐蚀电流密度呈先减小后增大的趋势,涂层的耐腐蚀性能呈先增强后减弱的趋势。在Ni-x%Al_(2)O_(3)(x为0、0.15、0.25、0.35,质量分数)复合涂层中,Ni-25%Al_(2)O_(3)复合涂层具有较高的显微硬度和良好的耐腐蚀性能,该涂层的显微硬度达到1026.3HV,腐蚀失重速率为0.15mg/(cm2·h),腐蚀电压和腐蚀电流密度分别为–326.6m V和38.6μA/cm2。当继续增加Al_(2)O_(3)的含量时,气孔和裂纹等缺陷开始增多,复合涂层的显微硬度和耐腐蚀性能均呈现下降趋势。研究表明,Ni-x%Al_(2)O_(3)(x≤25)复合涂层的显微硬度和耐腐蚀性能的变化由细晶强化、固溶强化和颗粒强化协同作用所致。结论 激光熔覆Ni-25%Al_(2)O_(3)复合涂层具有较高的硬度和良好的耐腐蚀性,可以有效防护Cr-Ni系不锈钢,提高重腐蚀工业环境下机械零件的耐蚀性和使役寿命。

Xe离子辐照后Zr-4和Zr-1Nb合金的力学和耐腐蚀性能研究

为探究两种典型燃料包壳锆合金Zr-4和Zr-1Nb辐照后的性能变化规律,本研究使用5.0 MeV的Xe离子室温辐照锆合金最高至4.0 dpa,并在360℃/18.6 MPa、0.01 mol/L LiOH溶液中开展最高28 d的腐蚀实验,结合纳米压痕、SEM和TEM,研究辐照硬化规律、腐蚀后的氧化膜形态及锆合金第二相的变化规律,讨论辐照对腐蚀的影响。结果表明,Xe离子辐照后两种锆合金产生了辐照硬化,Zr-1Nb比Zr-4辐照硬化率更高。在模拟环境腐蚀28 d内,Zr-4的耐腐蚀性优于Zr-1Nb,离子辐照增加了锆合金的腐蚀增重,且Zr-1Nb的辐照增强腐蚀效应更显著,辐照使锆合金第二相产生了不同程度的非晶化。研究结果有助于理解相关锆合金的辐照效应,为新型包壳锆合金材料开发及性能评估提供参考。

稀土Ce对低碳微合金钢耐腐蚀性能的影响

为了提高低碳微合金钢在海洋环境中的耐腐蚀性能,采用金相显微镜、SEM、EBSD、电化学分析等测试手段研究了不同稀土Ce含量的试验钢在3.5%NaCl溶液模拟的海洋环境中的腐蚀行为。结果表明:试验钢的显微组织主要由铁素体和珠光体组成,稀土Ce可以细化晶粒,减小夹杂物的尺寸,将试验钢中Al_(2)O_(3)、MnS、Al_(2)O_(3)+MnS夹杂物改性为MnS+CeAlO_(3)、Ce_(2)O_(3)夹杂物,并且改性后的夹杂物应力明显降低,减小了微孔洞、裂纹萌生的概率。另外,稀土Ce的加入可以降低试验钢的腐蚀电流密度,提高腐蚀电压,使得腐蚀产物中γ-FeOOH的含量减少,同时α-FeOOH和Fe_(3)O_(4)含量增多,可降低反应活性,提高锈层对基体的保护作用。因此,相对于未添加稀土Ce的低碳微合金钢,添加稀土Ce的低碳微合金钢表现出更好的耐海水腐蚀性能。

稀土Ce对DH36船板钢显微组织及耐腐蚀性能的影响研究

针对稀土对钢耐腐蚀性的影响规律及稀土夹杂对船板钢的局部腐蚀机理的研究不足,采用金相显微镜、扫描电子显微镜、激光共聚焦显微镜、电化学工作站研究了在3.5%NaCl溶液中稀土Ce含量对DH36船板钢显微组织和耐腐蚀性能的影响。结果表明,稀土Ce可以细化试验钢的晶粒尺寸,同时降低试验钢的珠光体片层间距。稀土Ce的加入将试验钢中的MnS和Al_(2)O_(3)+MnS夹杂转变为MnS+CeAlO_(3)、Mn-Al-O-Ce、Mn-S-Al-O-Ce夹杂。相比于未添加Ce和添加0.001 0%Ce的试验钢而言,Ce含量为0.009 2%时试验钢的腐蚀速率最低,团絮状腐蚀产物最少,腐蚀坑的尺寸与数量最小,表面粗糙程度较小,且初期仍具有金属光泽;稀土Ce的加入使得试验钢的腐蚀电位升高,腐蚀电流密度降低。腐蚀时间为5 d时,Ce含量为0.009 2%时试验钢的腐蚀电流密度最低(2.225×10^(-5 )A/cm^(2)),腐蚀电压最高(-1.057 V),耐腐蚀性能最佳。

AZ31B镁合金表面电化学沉积LDH涂层及其耐腐蚀性能研究

为提高AZ31B镁合金的耐腐蚀性能,优化了原位电化学沉积层状双金属氢氧化物(Mg-Al-LDH)涂层的工艺参数。配制了不同浓度的溶液,用原位电化学沉积方法在AZ31B表面沉积了一层LDH涂层,用硬脂酸修饰后得到SA-LDH复合涂层。测试了其微观组织和化学成分,利用电化学极化和交流阻抗(EIS)实验表征了涂层的耐腐蚀性,确定优选的电化学沉积工艺对其组织性能的影响。结果表明:优选的溶液浓度为0.05 mol/L时,所得涂层表面多孔,与基体结合良好。X射线衍射能谱(XRD)中存在LDH(003)与(006)两个特征峰。极化曲线显示LDH涂层腐蚀电流密度为9.21×10^(-6) A/cm^(2),与无涂层镁合金相比降低两个数量级,SA-LDH涂层的腐蚀电位提升到-1.33 V。在3.5 wt.%NaCl溶液浸泡后的LDH涂层交流阻抗显示阻抗模值和频率增加,表现出较好耐腐蚀性。添加硬脂酸可以在涂层表面形成一层超疏水薄膜,能够有效地阻碍腐蚀介质Cl^(-)对AZ31B镁合金的渗透侵蚀。

纳米晶Al_(x)CrCoNi高熵合金薄膜的组织结构及耐腐蚀性能

选用高纯Al靶和CrCoNi靶,采用磁控溅射共沉积的方法制备了不同Al含量的Al_(x)CrCoNi(x=0.08、0.3和0.7)高熵合金薄膜。对薄膜的表面形貌、成分及内部微观结构进行了表征,并采用纳米压痕及电化学测试分析了薄膜的力学性能和腐蚀性能。结果表明:Al_(x)CrCoNi薄膜均表现出较好的均匀性和致密性,且随着Al含量的增加,薄膜的微观结构由纳米晶结构逐渐转变成纳米晶和非晶混合的双相结构;在相同的纳米压痕测试条件下,Al-0.3薄膜的硬度值最高。电化学测试结果表明,Al-0.7薄膜的腐蚀电流密度最低,拟合电路的总电阻最高,表现出较为优异的耐腐蚀性能。理论分析可知,一定体积分数的非晶可以有效提高薄膜的硬度,且非晶的存在可以有效阻碍腐蚀离子的扩散,因此显著改善薄膜的耐腐蚀性能。

钕铁硼磁体表面双向脉冲电沉积Ni-Cr合金镀层工艺及耐腐蚀性能

钕铁硼(NdFeB)磁体材料在新能源汽车、风力发电等领域广泛应用。但是,磁体易被腐蚀,不利于应用产品的稳定性。本研究采用双向脉冲电沉积技术,考察了不同的脉冲参数(pH值、电流密度、正向占空比、Cr盐浓度)对Ni基镀层耐腐蚀性能和微观结构的影响。结果表明,在pH=4.5、电流密度为0.20 A/cm^(2)、正向占空比为60%、Cr盐含量为25 g/L的条件下,制备的Ni-Cr合金镀层具有优异的表面质量和良好的耐腐蚀性能,其电核转移电阻(R_(ct))值显著增至36990Ω·cm^(2),自腐蚀电位降至-707 mV,腐蚀电流密度仅为1.04×10^(-8)A/cm^(2)。本研究为提升NdFeB磁体的耐腐蚀性能提供了一种有效的方法及理论依据。

球墨铸铁表面激光熔覆层的组织及耐腐蚀性能研究

目的解决用于乏燃料贮运的球墨铸铁筒体容器因内壁腐蚀导致服役寿命短的问题,提高球墨铸铁表面的硬度及耐腐蚀性能。方法利用送粉式激光熔覆技术在球墨铸铁表面制备4种不同组分的316L不锈钢、Ni625合金、410L不锈钢及NJ30合金熔覆层。采用金相显微镜、X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱仪表征熔覆层的微观组织、物相组成、元素分布及腐蚀形貌。借助显微硬度计、电化学工作站测试熔覆层的显微硬度及耐腐蚀性能。结果4种合金熔覆层均成形质量良好,无裂纹及明显的气孔缺陷,并与基体形成了良好的冶金结合。熔覆层底部至顶部出现相似的组织形态,但晶粒尺寸存在较大的差异。316L、Ni625、410L及NJ30显微硬度显著高于基体,分别为基体的1.74、1.92、2.35及2.4倍,熔覆层内部固溶体及硬质相的生成是提高硬度的显著因素。在3.5%的NaCl溶液中,4种熔覆层的耐腐蚀性由好到差为316L、Ni625、410L、NJ30。腐蚀形貌显示,316L及Ni625熔覆层在电化学测试环境下具有良好的抗腐蚀性能。结论316L及Ni625合金熔覆层具有良好的综合性能,适用于提高大型球墨铸铁容器的表面改性。

Nb-Ti含量对FeCoNiCrNb_(x)Ti_(y)高熵合金熔覆层韧脆转变与耐腐蚀性能影响研究

目的针对海工装备承载件工作时因耐腐性及强韧性不足而发生失效的问题,研究了元素含量对高熵合金熔覆层塑脆性转变与耐腐蚀性能的影响规律和作用机理。方法首先,在确定FeCoNiCrNbTi高熵合金体系的前提下,利用第一性原理计算方法对元素配比进行筛选,其次采用激光熔覆技术在典型海工装备材料42CrMo钢表面制备FeCoNiCrNb_(x)Ti_(y)高熵合金熔覆层,以探究Nb、Ti元素含量对高熵合金熔覆层韧脆转变与耐腐蚀性能的影响规律与机理。结果通过第一性原理计算得出FeCoNiCrNbTi高熵合金FCC相和BCC相的晶格常数均随着Ti含量的上升而下降,且这种下降趋势逐渐减缓;在涂层的物相中熔覆层主要由FCC相、BCC相以及Laves相组成,随着Nb含量的增加,Laves相衍射峰增强,而随着Ti含量的增加,BCC相衍射峰增强,Laves相中出现含Ti的化合物,并且组织中出现富Ti区;随着Nb与Ti含量的增加,熔覆层硬度均呈现上升趋势,但其抗拉强度及延伸率均呈下降趋势,并且当Nb元素含量与Ti元素的原子比分别增加至0.3和0.5时,其断裂方式实现由韧性断裂到脆性断裂的转变;随着Nb与Ti含量的增加,其耐腐蚀性因组织结构分布不均以及缺陷的产生而逐渐变差。结论物相占比以及组织结构的分布是影响高熵合金熔覆层力学性能、断裂方式和耐腐蚀性的主要因素。在FeCoNiCrNbTi高熵合金中,BCC相及Laves相的增加均有利于显微硬度的提升,但会导致抗拉强度和延伸率变差,甚至发生韧脆转变;而且多种物相的生成破坏了组织成分的均匀性,甚至产生裂纹等缺陷,成为耐腐蚀性变差的主导因素。

塔器容器耐腐蚀性能的实验研究与分析

在工业应用中,炼油厂塔器容器的耐腐蚀性能对于确保其长期稳定性和安全性至关重要。通过实验方法,深入探讨了不同环境因素对碳钢等材料腐蚀速率的影响,并分析了不同材料在相同腐蚀条件下的表面腐蚀特征。实验结果显示,在酸性环境下,碳钢的腐蚀速率最高,达到0.60 mm·a^(-1),而在中性和碱性环境中,腐蚀速率分别降至0.18 mm·a^(-1)和0.29 mm·a^(-1)。此外,材料表面的腐蚀特征分析揭示了不同材料的耐腐蚀性能差异,聚四氟乙烯表现出最佳的耐蚀性。评价了不同抗腐蚀改性策略的效果,发现涂层处理、热处理和合金化显著降低了碳钢的腐蚀速率,其中合金化效果最显著,腐蚀速率仅为0.15 mm·a^(-1)。

AZ31镁合金基Cu-MOF-SA超疏水膜的制备及其耐腐蚀性能研究

腐蚀是影响镁及其合金大规模应用的关键技术难题之一,因可有效隔离金属基底与腐蚀介质的直接接触,从而降低腐蚀速率,制备超疏水表面成为提高镁合金耐蚀性的有效途径。通过一步电沉积方法,在AZ31镁合金基底上成功制备了铜-金属有机骨架-硬脂酸(Cu-MOF-SA)超疏水膜,并对超疏水膜的耐腐蚀性、化学稳定性和耐热性进行了综合研究。结果表明,表面的水接触角可达158°,超疏水膜覆盖的试样在3.5%NaCl溶液中表现出良好的耐腐蚀性能,相比AZ31镁合金基底,其腐蚀电位正移了0.24 V,腐蚀电流密度降低了1个数量级。在pH值为1~14的溶液中浸润24 h后,超疏水膜的水接触角仍可达135°以上,浸泡在pH=1的溶液24 h的超疏水膜的腐蚀电位比AZ31镁合金基底高0.21 V。在20~90℃空气中保温24 h后,超疏水膜的水接触角仍保持在154°以上,80℃下保温24 h后其腐蚀电位比AZ31镁合金基底的高0.22 V,腐蚀电流密度比AZ31镁合金基底的小1个数量级。结果表明,本研究制备的Cu-MOF-SA疏水膜具有良好的超疏水性和耐腐蚀性。

海上固定式光伏薄壁型钢桁架耐腐蚀性研究

采用热盐水实验、盐雾实验对4~6 mm薄壁型钢结构的腐蚀情况进行研究,通过对比实验分析喷砂钢板、镀锌钢板、镀锌+涂层钢板、涂层钢板的耐腐蚀性,通过海上实证实验挖掘各腐蚀方案在实际施工中易出现的问题。结果表明,从对比实验腐蚀情况上看,喷砂钢板和镀锌钢板在900 h盐雾和920 h60℃热盐水实验后已形成明显腐蚀,镀锌+涂层钢板和涂层钢板无腐蚀。从实证实验上看,钢结构桁架在焊接的过程中会破坏其表面的镀锌层,不易进行修补,涂层在焊接前涂装可预留焊接头,焊接后可进行补涂。因此推荐使用涂层设计方案进行海上薄壁型光伏桁架涂装。

生物医用Ti合金处理工艺、力学性能及耐腐蚀性能研究进展

生物医用Ti合金的植入物为适应人体内部复杂的环境,要求植入物具有高强度、一定的塑韧性和低的弹性模量等优异的力学性能。当自腐蚀电位越高以及腐蚀电流密度越小时,合金的耐蚀性将越好。合金在医用过程中在体内释放的金属离子将越少,对病人造成二次伤害也就越小。对第三代生物医用Ti合金的处理工艺、力学性能和耐腐蚀性能进行综述,以期对材料研究者在生物合金的应用研究方面提供有价值的参考。