Zr掺杂类金刚石薄膜摩擦性能及耐腐蚀性能的影响

目的改善不锈钢摩擦性能及耐腐蚀性能。方法通过线性阳极层离子源辅助非平衡磁控溅射法,制备了不同Zr含量的类金刚石(DLC)薄膜,采用扫描电子显微镜、拉曼光谱仪、纳米硬度仪、高温销盘磨损仪、电化学工作站,对薄膜的化学成分、显微结构、纳米硬度、薄膜摩擦性能及耐腐蚀性能进行测试研究。结果随着Zr靶功率的增大,Zr含量线性增加。Zr含量从4.9%增加至16.3%时,I_D/I_G增大,薄膜硬度从12.1 GPa逐渐下降至8.4 GPa;Zr含量增大至21.2%时,I_D/I_G减小,薄膜硬度增大至11.4 GPa。涂镀类金刚石薄膜的不锈钢基体比无涂层的不锈钢基体有更低的摩擦系数,更好的耐磨损性能。Zr掺杂DLC薄膜的最小摩擦系数为0.07。Zr含量从4.9%增加至16.3%,DLC薄膜的耐腐蚀性能减弱;Zr含量继续增加,DLC薄膜的耐腐蚀性能增强。当Zr含量不大于11.9%时,沉积Zr掺杂DLC膜的不锈钢基体的耐腐蚀性能比不锈钢基体的更强。结论 Zr含量不大于11.9%时,Zr掺杂类金刚石薄膜既可以有效地改善不锈钢基体的摩擦磨损性能,又可以大幅提高耐腐蚀性能。

恒温扭动磨损腐蚀的模拟与试验

为揭示材料在恒温液体介质中的扭动磨损腐蚀特性,研制了新型恒温扭动磨损腐蚀试验装置,并用该装置对Ti6Al4V合金在37℃的Saline溶液中的扭动磨损腐蚀行为进行研究.研究结果表明:在往复扭动角为±3°,法向载荷为50 N,频率为0.5 Hz的条件下,Ti6Al4V合金的摩擦扭矩曲线可分为初期很低、逐渐升高、然后略有降低和再升高逐渐趋于稳定的4个阶段;摩擦扭矩-角位移曲线包括直线型、椭圆型及平行四边形型.扭动后自然腐蚀电位迅速负移,然后逐渐正移并趋于相对稳定,稳定值低于扭动前;腐蚀电流则呈现先升高后降低并趋于相对稳定,稳定值高于扭动前.损伤是腐蚀与磨损耦合作用的结果.

一种盐酸掺杂聚苯胺聚酰胺树脂涂层的制备及其防腐蚀性能

聚酰胺树脂粘合剂具有漆膜对金属粘合力强、耐候性和施工性能好以及对人体毒性小等优点,目前未见将其作为环氧树脂粘合剂的报道。以过硫酸铵为氧化剂、苯胺单体为原料合成了本征态和盐酸掺杂聚苯胺,以其作填料,聚酰胺树脂650为粘合剂,采用共混法加入环氧树脂E-44和二乙烯三胺助剂制成防腐蚀涂料,并涂覆于钢和铝基片表面,制备了防腐蚀涂层。通过划格法测试涂层的附着力,通过Tafel曲线、交流阻抗谱和中性盐雾试验研究了涂层的防腐蚀性能。结果表明:聚苯胺聚酰胺树脂涂层对金属基片有一定的防腐蚀性能,其中盐酸掺杂聚苯胺对钢基片的防腐性能更好。

恐龙化石保护材料的耐蚀性能

采用共混法与原位聚合法制备添加纳米二氧化硅恐龙化石保护材料.将制备恐龙化石保护材料与传统保护材料(硝基清漆)分别涂覆钢片,用3.5%氯化钠溶液浸泡腐蚀,测试腐蚀电位、腐蚀电流、交流阻抗和腐蚀速度;利用SPM和DSC测试保护材料分散性与热分解性.结果表明:共混法与原位聚合法制备保护材料腐蚀电流分别为3.481×10-7A/cm2、2.332×10-6A/cm2,硝基清漆腐蚀电流为4.181×10-6A/cm2,共混法制备保护材料腐蚀速度最小;三种保护材料失重腐蚀速率为1.18 g/(m2·h)、1.19 g/(m2·h)和1.29 g/(m2·h),共混法制备保护材料耐蚀性最好,交流阻抗谱测试结果与其一致;添加4%纳米SiO2制备水溶性保护材料时,共混法制备材料耐热性、分散性较原位聚合法好,两者涂膜附着力皆为1级.

1Cr18Ni9Ti在酸性高锰酸钾去污中腐蚀行为的影响因素

在酸性高锰酸钾去污体系中,采用单因素试验和正交试验,以深度腐蚀速率作为评价指标,探讨了酸洗中溶液组分、温度、流速及时间等因素对不锈钢腐蚀行为的影响规律;通过极差与方差分析,给出了各因素的主次顺序及其清洗去污过程中的优化结果。结果表明:各因素对腐蚀速率的影响大小依次是时间、流速、温度、KMnO4浓度及HNO3浓度;腐蚀速率最小时的去污工艺为:HNO3的质量分数20%、KMnO4的质量分数0.02%、温度70℃、静态去污及酸洗时间12h。

不锈钢在氟硼酸清洗剂中的腐蚀行为研究

通过X-射线衍射仪(XRD)对经过不同表面处理的两种不锈钢(1Cr18Ni9Ti)表面进行物相分析,采用失重法测定其在氟硼酸清洗剂中的腐蚀速度,同时借助扫描电镜及电子扫描探针观测浸泡过程中不锈钢的表面腐蚀形貌及其表面粗糙度的变化特征。结果表明:不锈钢在沸腾的浓硝酸中形成一层氧化物后作为模拟污染物相对于未处理前表面含有较多铁的碳化物;在反应初期,前者的耐腐蚀性大于后者;同时表面相对于未处理前出现了比较明显的晶间腐蚀形貌,表面粗糙度Ra也经历了一个先减小后增大,再减小的过程。

DMA研究炭黑/天然橡胶复合材料

选用炭黑N330、N550、N660和白炭黑,利用溶液法/混炼法结合制备炭黑/天然橡胶复合材料,通过控制单因子变量法,利用动态热机械分析(DMA)研究了炭黑种类、温度因素对复合材料力学性能的影响,并与传统混炼法进行了对比。结果表明,溶液法/混炼法结合所得复合材料的力学性能较好;炭黑分散越均匀,炭黑粒径越小,复合材料的储能模量和损耗模量越大;复合材料力学性能稳定性取决于炭黑/天然橡胶的界面结合方式。

耐甲烷氯化物和盐酸混合溶液高分子材料的研究

针对甲烷氯化物酸池耐腐蚀材料进行研究,阐述了高分子材料的腐蚀类型、腐蚀机理和影响腐蚀因素等。分别将间苯二胺和N,N-二甲基苯胺固化的环氧树脂、压块烧结后的聚苯硫醚、聚四氟乙烯试样放入50℃甲烷氯化物和盐酸混合溶液中浸泡10天,测定每天试样质量的变化。采用静态实验法测定材料的溶胀性能,利用红外扫描检测溶胀后的试样中成分的变化。结果表明,随时间的延长3种材料的质量都有不同程度的增加,环氧树脂的质量增加最多。在甲烷氯化物和盐酸混合溶液中聚苯硫醚和聚四氟乙烯的耐腐蚀性能优异。

Si-DLC薄膜在硝酸介质中的腐蚀磨损行为与机理

本文中利用电化学工作站与摩擦试验机研究了DLC薄膜与Si-DLC薄膜在去离子水和硝酸环境下的腐蚀摩擦行为,并通过动电位极化和电化学交流阻抗测试研究了两种薄膜的电化学腐蚀性能,结合磨损试验结果综合分析了两种薄膜在硝酸环境下的腐蚀磨损机理.结果表明:Si掺杂增加了薄膜在硝酸环境下的腐蚀电流密度;减小了DLC薄膜在去离子水和硝酸环境下的摩擦系数;磨损结果分析发现机械磨损是造成薄膜损伤的最主要因素,腐蚀-磨损的相互作用约占薄膜总磨损量的4%,其影响作用不可忽视.

TC4钛合金表面沉积CrSiN/SiN纳米多层膜在3.5%NaCl溶液中的腐蚀磨损性能

为了研究纳米多层膜的耐腐蚀性能以及腐蚀磨损机理,采用离子源辅助磁控溅射在TC4钛合金表面制备不同调制周期的CrSiN/SiN纳米多层膜。使用扫描电子显微电镜、能谱仪表征涂层的微观结构、腐蚀形貌以及元素分布;使用划痕仪、纳米压痕仪、维氏硬度计测量涂层的膜基结合力、硬度、弹性模量及断裂韧性,采用电化学工作站以及销盘磨损仪测量涂层耐腐蚀性和腐蚀磨损性。结果表明:调制周期为90 nm与360 nm时涂层耐腐蚀性能较好,腐蚀电流密度分别为1.31×10^(-8)A·cm^(-2)和1.20×10^(-8)A·cm^(-2)。此外,调制周期为45nm时,涂层硬度及弹性模量最大,分别为(22.5±0.6)GPa和(226.4±6.3)GPa,且腐蚀磨损率最低,为9.67×10^(-7)mm^3·N^(-1)·m^(-1)。多层膜结构显著改善了TC4钛合金的耐腐蚀及腐蚀磨损性能。

醋酸钾型除冰液薄液膜厚度对飞机用4130钢腐蚀行为的影响

搭建了薄液膜腐蚀试验装置,使用膨体聚四氟乙烯(E-PTFE)防水透气膜准确控制了薄液膜厚度。利用电化学方法研究了质量分数为5%的醋酸钾型除冰液薄液膜厚度对飞机用4130基材钢腐蚀行为的影响。结果表明:该体系腐蚀过程主要受阴极氧扩散控制,薄液膜下腐蚀产物的溶解与扩散过程对腐蚀速率有较大影响;不同液膜厚度下腐蚀体系的阻抗谱均只有一个时间常数,且溶液电阻随液膜厚度增大而减小。当液膜厚度很薄(30μm左右)时,腐蚀速率很低;随液膜变厚,腐蚀速率先缓慢升高,然后迅速上升;在液膜厚度200μm左右达到极值,然后快速下降;当膜厚进一步增大,接近全浸状态,腐蚀速率又逐渐升高,并趋于稳定。

3.5%NaCl薄液膜下碳钢的腐蚀行为研究

为了进一步研究碳钢的海洋大气腐蚀机理,为减缓碳钢在海水环境薄液膜下的腐蚀提供理论与实验依据,采用自制的薄液膜腐蚀实验装置,利用交流阻抗法和极化曲线法讨论了碳钢材料在不同厚度3.5%Na Cl薄液膜下腐蚀行为。结果表明,碳钢在薄液膜下的腐蚀比在全浸状态下的腐蚀更为严重;薄液膜腐蚀过程主要由浓度极化和活化极化两部分共同控制。在较薄液膜下,金属腐蚀速度主要由浓度极化控制;膜层较厚时,腐蚀速度主要由活化极化反应控制。溶液电阻随着膜厚的增大先迅速降低然后呈缓慢降低趋势,最终趋于稳定。

飞机镀镉高强度钢在机场道面除冰剂中的腐蚀行为及机理

目前,对镀镉层在机场道面除水剂中腐蚀行为及机理的研究不多。采用全浸泡腐蚀和循环腐蚀试验方法模拟飞机高强度镀镉钢在接触到机场道面除冰剂后的腐蚀行为,研究了镉镀层在机场道面除冰剂中的腐蚀行为及腐蚀机理。镀镉钢浸泡在AMS 1435机场道面除冰剂中时,初始阶段腐蚀速率很大,随着浸泡时间的增长腐蚀速率逐渐变小,而浸泡在甲酸钠和乙酸钾溶液中时则反之;镀镉钢在同一种机场道面除冰剂中,循环腐蚀时比全浸泡腐蚀时的腐蚀速率大,可能是循环腐蚀测试中镀镉钢浸湿后暴露在空气中导致溶液氧浓度增大引起的。通过对腐蚀产物的能谱分析,试片上残留的腐蚀产物为镉的碳酸盐和少量的磷酸盐,碳酸盐的形成来自机场道面除冰剂中有机酸盐的分解,磷酸盐可能来自机场道面除冰剂中的p H值缓冲剂。镀镉钢在机场道面除冰剂中的腐蚀首先是以镉镀层溶解形成Cd^(2+)开始,然后是机场道面除冰剂分解形成碳酸根,最后形成CdCO_3附着在镉镀层上。通过对飞机镀镉高强度钢腐蚀机理的研究,可为飞机镀镉钢的防腐蚀和机场道面除冰剂的研发提供理论支持。

醋酸钾型道面除冰液对飞机用4130钢的腐蚀试验研究

研究了醋酸钾型机场道面除冰液在不同浓度、不同温度的情况下对飞机用4130钢的电化学腐蚀行为,分析其极化曲线和交流阻抗谱,研究其腐蚀情况。实验结果表明:除冰液浓度较低时4130钢腐蚀比浓度较高时严重,除冰液浓度越高,4130钢表面更易形成钝化膜减缓腐蚀。极化曲线测试结果表明除冰液浓度75%时对4130钢腐蚀最小;阻抗曲线研究发现除冰液浓度较高时对4130钢腐蚀更小。

聚酰亚胺耐甲醇腐蚀的探讨

聚酰亚胺经高温高压压制成片,红外表征结果表明聚酰亚胺在压制后固化交联。在甲醇中连续浸泡60 d后,聚酰亚胺质量基本没有发生改变,说明聚酰亚胺没有分解在甲醇中。液相色谱结果显示浸泡过聚酰亚胺的甲醇中没有新物质出现,说明聚酰亚胺在甲醇中没有分解。动态力学分析结果表明:聚酰亚胺在甲醇中发生了溶胀,甲醇浸泡后其储能模量和损耗模量都减少,力学性能变差。聚酰亚胺浸泡前后玻璃化转变温度基本没有改变。

基于红外热像检测的截齿煤岩截割特性与闪温分析

为实现采煤机截割过程中煤岩界面的精确动态识别,对采煤机截齿截割煤岩过程中的红外热像特性以及瞬态闪温差异进行研究,建立采煤机截齿煤岩截割试验台,分析得到截齿截割煤、岩过程中的温度演化规律及闪温特征。研究结果表明,截齿截割煤、岩过程中在齿尖一侧均产生突兀的点状闪温区,截岩时高温区范围与闪温瞬态峰值明显大于截煤过程,其二者峰值差与采煤机牵引速度及滚筒转速成正比,且煤岩硬度差异越大,截齿温度场峰值差越明显。研究结果为实现煤岩界面动态识别提供了重要的理论及数值依据。

基于模糊神经网络信息融合的采煤机煤岩识别系统

针对采用单一信号进行煤岩界面识别实现采煤机滚筒高度调整控制时精确度和可靠性不高的问题,提出一种基于模糊神经网络的多传感器信息融合煤岩识别方法。通过实验数据采集和分析得到不同煤岩比例截面截割过程中的振动、电流以及声功率谱信号特征样本,根据最小模糊度优化模型求得各煤岩识别信号的模糊隶属度函数,采用基于自适应神经网络模糊推理系统构建的多维模糊神经网络实现多传感器信息的决策融合,得到高可信度和精确度的滚筒调高控制量值。实验室截割实验对比以及现场随机煤岩轨迹的截割实验结果表明,采煤机滚筒截割轨迹与实际随机煤岩轨迹基本吻合,实验结果验证了系统的有效性和可靠性。

基于压电振动俘能的自供电刮板输送机张力检测系统

为实现对刮板输送机运行过程中链条张力的有效检测,克服供电模块需要定期拆卸更换的难题,提出了一种基于压电振动俘能自供电的刮板输送机张力检测系统。通过采集刮板运行过程中产生的振动能量实现电能的有效转换,保证张力检测装置和无线信号发射装置长期有效工作。通过系统多个周期张力检测实验结果表明,检测系统自供电性能稳定;截取103 s的单周期进行分析,刮板经过链轮时的最大张力峰值为274.2 k N,通过计算两端部啮合点张力的差值得到下边链的运行阻力为12 k N,测试结果符合现场实际工况,表明系统具有较高的检测精度及可靠性。

刮板输送机远程动态监测及故障诊断系统研究

为了实现对刮板输送机运行过程中的各项运行参数的实时在线监测及故障诊断,以组态软件King View为上位机开发平台,建立刮板输送机远程动态监测及故障诊断系统。采用传感器技术及现场总线技术分别对刮板输送机的运行状态、电压、电流、链速以及运行周期进行实时监测,并对刮板输送机的断链、跳链以及堵转等异常工况进行故障诊断。现场试验结果表明,刮板输送机远程动态监测及故障诊断系统运行稳定,信号反馈速度及测试精度较高,故障诊断结果准确,说明系统具有较高的可靠性。

基于ABAQUS的凿岩机钻头破岩数值模拟分析

为提高液压凿岩机的破岩效率和破岩速度,运用ABAQUS分析软件,对液压凿岩机在回转-冲击载荷下连续破碎硬质岩石过程进行动力学仿真分析。研究不同冲击频率、回转速度及初始地应力多个参数对破岩效果影响,对数值模拟结果分别进行分析。结果表明:破岩速度随回转速度增大而增大,当回转速度达到300 r/min后破岩速度几乎不再改变,且在300 r/min时破岩效率最高;随着冲击频率增加破岩速度明显增大,在70 Hz时具有最高破岩效率;不同初始地应力条件对破岩速度影响较小,但对破岩效率有很大影响。研究结果为实际工程中改善液压凿岩机破岩效果提供了重要理论参考和数值依据。