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。

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。

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。

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。

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。

卡瓦下座用表面改性可溶性镁合金耐腐蚀性能研究

采用可溶性镁合金制作的节流器卡瓦下座,在井下服役过程中常因其降解速率过快而引起节流器失效,为此对可溶性镁合金表面进行了改性。为了解可溶性镁合金表面改性后的耐腐蚀性能,采用扫描电子显微镜观察了表面改性镁合金腐蚀前后表面的微观结构,采用X射线衍射仪和红外光谱仪分析了表面改性镁合金表腐蚀前后的物相结构,通过电化学试验和浸泡失重试验评价了其在pH值为3.0,7.2和9.0模拟井液中的耐腐蚀性能。与镁合金相比,在不同pH值的模拟井液中,表面改性镁合金的腐蚀电位均正移了约1.1 V,腐蚀电流密度均降低了3个数量级,腐蚀速率均降低了约3 mm/a;与pH值为7.2的模拟井液相比,在pH值为3.0的模拟井液中,表面改性镁合金的电荷转移电阻从9.13×10^(6)Ω·cm^(2)降至1.91×10^(6)Ω·cm^(2)。研究表明,与镁合金相比,表面改性镁合金在pH值为3.0,7.2和9.0模拟井液中的耐腐蚀性能均显著提高,但其在酸性模拟井液中的耐腐蚀性能大程度降低,易降解。对表面改性镁合金卡瓦下座节流器进行了现场试验,试验表明,表面改性镁合金卡瓦下座的承压性能、耐腐蚀性能满足要求,且易于打捞。研究和现场试验结果均表明,表面改性镁合金的耐腐蚀性能满足可溶性卡瓦下座的要求,为其应用于井下节流器提供了依据。

2A97铝锂合金喷丸表面完整性及耐腐蚀性能分析

目的延长2A97铝锂合金的服役寿命,提高其耐腐蚀性能。方法采用正交试验法,研究喷丸工艺对合金2A97加工表面完整性的影响。通过极差分析,获得喷丸角度、弹丸粒径、喷丸速度和覆盖率等工艺参数对表面粗糙度、残余应力和加工硬化的影响。采用超景深三维显微镜分析2A97喷丸前后的表面形貌,采用扫描电子显微镜分析表面元素分布,采用光学显微镜表征其微观组织结构。通过动电位极化测试和表面接触角的测量,对比、评价喷丸处理对合金表面耐腐蚀性能的影响。结果喷丸处理在合金2A97表面引入了剧烈的塑性变形层,且使其表面粗糙化。与喷丸角度和覆盖率相比,喷丸速度和弹丸粒径对表面粗糙度的影响程度更大。喷丸表面的最大残余压应力为-415.54MPa,表面加工硬化程度在133%~241%之间波动。与未喷丸相比,经喷丸后试样表层组织发生了明显细化。在质量分数为3.5%的NaCl溶液中,喷丸试样表面表现出更好的耐腐蚀性能,表面腐蚀坑数量及大小明显降低;喷丸表面接触角均大于90°,均表现出疏水性。结论相较于铣削表面,2A97铝锂合金喷丸表面的耐腐蚀性能更加优异。

镁合金基体超音速等离子喷涂Al-Al_(2)O_(3)复合涂层组织与耐腐蚀性能研究

镁合金的耐腐蚀性能差,在工程应用中往往因腐蚀而发生失效,通过表面工程技术对镁合金进行表面改性或防护,是工程应用中采用的重要手段。本工作采用超音速等离子喷涂(Supersonic plasma spray,SPS)工艺在AZ61镁合金表面制备Al-Al_(2)O_(3)复合涂层,其中Al_(2)O_(3)的质量分数分别为30%、50%和70%(下文简称AA30、AA50、AA70)。研究了Al_(2)O_(3)含量对Al-Al_(2)O_(3)复合涂层微观组织、孔隙率、电化学性能以及盐雾耐腐蚀性能的影响。结果表明,涂层的表面呈现熔滴铺展堆叠形成的浪花状形貌,粉末熔化充分,涂层内部结合紧密,各涂层均由Al、α-Al_(2)O_(3)和γ-Al_(2)O_(3)三种物相组成。AA70涂层的孔隙率较AA30和AA50明显升高,达到了6.71%;电化学极化试验研究表明,各涂层比AZ61镁合金基体表现出更高的电极电位和较低的自腐蚀电流密度,AZ61镁合金基体自腐蚀电流密度为5.144 mA·m^(-2),而AA30、AA50和AA70的自腐蚀电流密度分别为2.950 mA·m^(-2)、3.084 mA·m^(-2)和2.496 mA·m^(-2),三种涂层相比母材AZ61表现出较低的电化学腐蚀速率。电化学阻抗测试结果表明,三种涂层的R ct达到了AZ61镁合金基体的两倍左右,显示出较低的阳极溶解活性。在盐雾试验中,AZ61镁合金基体产生大量的腐蚀产物和龟裂纹;涂层AA30和AA50由于腐蚀产物的积累产生了大量裂纹,在涂层与基体的界面处发生了电偶腐蚀,最终随着基体表面的腐蚀,涂层产生了剥落;涂层AA70腐蚀程度最小,表现出最佳的抗腐蚀性能。

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。

固溶处理对注射成形含氮双相不锈钢耐腐蚀性能的影响

将316L奥氏体不锈钢粉末和430铁素体不锈钢粉末制得的含氮双相不锈钢作为研究对象,在流动氩气保护下对含氮双相不锈钢进行固溶处理,固溶温度分别为1300、1320、1340℃。通过极化曲线和交流阻抗谱的检测,研究固溶处理温度对含氮双相不锈钢耐腐蚀性能的影响。结果表明:在流动氩气保护下1320℃固溶处理后,含氮双相不锈钢的耐点蚀性能比316L、430不锈钢好,自腐蚀电流密度、点蚀电位、电荷转移电阻分别为1.67×10^(-6)A·cm^(-2)、0.219 V、2.84×10^(3)Ω·cm^(2)。

阳极氧化处理对AuAl_(2)相合金的耐腐蚀性能影响

分别以不同pH值的草酸溶液为电解液,采用直流电源恒电压模式,在不同电压、氧化时间和温度下对AuAl_(2)相合金进行阳极氧化处理,并对各样品的表面形貌进行观察分析,同时使用电化学工作站检测其耐腐蚀性能。结果表明,合金的表面形成了氧化铝与少量的金,改善合金的耐腐蚀性能,得到最优工艺为:电解液为pH值为1的草酸溶液,电压为5V,氧化时间为120 s,氧化温度为35℃。

HZMMA离子聚合物增强HNBR及其在超临界CO_(2)介质中的耐腐蚀性能

以单甲基丙烯酸锌(HZMMA)为原料,制备了新型氢化丁腈橡胶(HNBR)复合材料,通过透射电镜(TEM)和X射线衍射仪(XRD)研究了HZMMA随硫化时间的形貌演变和结构变化,发现反应型增强剂HZMMA的针状或带状晶体在硫化过程中迅速消失,生成的离子聚合物团簇分布在HNBR基体中。相比于喷雾炭黑(CB)复合HNBR,HZMMA增强的HNBR表现出显著的交联自增强作用,交联密度、拉伸强度和硬度均得到提高,同时保持了较高的断裂伸长率。此外,HZMMA增强的HNBR在超临界CO_(2)介质中也表现出良好的耐腐蚀性能。这些结果为制备高耐超临界CO_(2)腐蚀性能的HNBR复合材料提供了新途径。

Q690钢激光-MIG复合焊焊缝耐腐蚀性能研究

采用焊接效率较高的激光电弧复合焊对Q690钢中厚板(16 mm)进行焊接试验,分析不同激光功率下焊接接头的显微组织和晶粒尺寸的变化,及其开路电位、交流阻抗谱、极化曲线和腐蚀形貌,探讨激光功率对焊缝电化学腐蚀行为的影响规律。结果表明,激光-MIG复合焊焊缝的显微组织由大量针状铁素体和少量侧板条铁素体、粒状贝氏体组成,其中电弧区的针状铁素体、侧板条铁素体含量多于激光区,电弧区的晶粒尺寸比激光区略大;粗晶热影响区显微组织主要由板条马氏体组成。随着激光功率的增加,焊缝中粒状贝氏体含量减少,针状铁素体和侧板条铁素体含量增加。当激光功率从1.5 kW增至2.5 kW时,焊缝的开路电位上升,容抗弧半径增加,极化电阻变大,极化曲线有右移倾向,自腐蚀电流密度下降,耐腐蚀性能提高。但当激光功率增至3.0 kW时,由于组织过于粗大,耐腐蚀性能反而下降。激光功率为2.5 kW时,复合焊焊缝的耐腐蚀性能最佳。

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)。