原位生长的CNTs@MoS_(2)杂化物增强水性膨胀型防火涂料的耐火和隔热性能

目的设计并研制一种耐火和隔热性能突出的水性膨胀型防火涂料。方法以碳纳米管(CNTs)、四水合钼酸铵、十六烷基溴化铵(CTAB)、硫脲为原料,通过简单的一步水热法原位生长出一种新型的CNTs@MoS_(2)杂化物,并采用FT-IR、XRD、拉曼光谱、SEM等手段对复合杂化物进行表征。再将CNTs@MoS_(2)杂化物作为增效剂分散在水性膨胀型防火涂料(CNTs@MoS_(2)/WES)中,通过大板实验和涂层、炭焦层表面分析评价了涂层的耐火和隔热性能。结果与WES(膨胀倍率为3.90)、CNTs/WES涂层(膨胀倍率为6.04)、MoS_(2)/WES涂层(膨胀倍率为4.59)相比,CNTs@MoS_(2)/WES涂层具有最高的膨胀倍率(8.88)。CNTs@MoS_(2)/WES涂层所涂覆的钢板在燃烧40min后背面温度最低(133.3℃),这充分表明该涂层具有优异的隔热性能。结论制备的CNTs@MoS_(2)杂化物表现出稳定的网络交织结构,有效提高了它在涂料中的分散性能。此外,CNTs@MoS_(2)/WES涂层优异的耐火和隔热性能主要归因于:1)CNTs@MoS_(2)/WES涂层及其炭焦层具有更致密和完整的表面,阻隔了热量的传递;2)CNTs的添加增强了炭焦层的致密性,抑制了膨胀过程中产生的气体泄漏,提升了涂层膨胀倍率;3)MoS_(2)提高了膨胀层强度且促进了炭焦层的形成,减少了裂纹和孔隙的产生。

激光表面织构技术调控材料摩擦学性能的研究进展

表面织构是提高工程材料摩擦学性能有效的表面改性方法之一。近年来多种表面织构技术已被应用于提高材料表面减摩耐磨性能,而在众多表面织构化技术中,激光表面织构技术由于具有加工速度快、生产效率高、可控性好等优点而被广泛应用。综述了激光表面织构的最新进展及应用,讨论了目前激光表面织构技术存在的问题及解决方法,总结了3种不同加工原理下的激光处理方法存在的问题,包括形状参数难控制、精度较差及灵活性较低等,并介绍了液相辅助加工技术在激光表面织构技术中的应用,同时分析了不同工艺参数包括密度、形状及深度等对材料摩擦学性能的影响。综述了激光表面织构技术复合涂层技术的研究现状,其中激光表面织构与非金属或金属涂层复合,包括氧化石墨烯填充PTFE涂层复合激光表面织构、复合热丝化学气相沉积增强激光表面织构、复合电液雾化增强激光表面织构及复合激光熔覆技术增强激光表面织构。总结了激光表面织构技术结合不同润滑技术对材料摩擦学性能的影响。最后展望了激光表面织构在各个领域的未来发展方向。

负泊松比超构材料摩擦学性能研究

负泊松比(negative Poisson’s ratio,NPR)超构材料因其优异的性能而被广泛应用于各工程领域。本文针对负泊松比超构材料的摩擦学性能,以丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)材料为载体,基于典型内凹六边形负泊松比结构,利用熔融沉积成型3D打印技术制备了负泊松比试样和实体试样,结合环-块摩擦磨损试验、扫描电子显微镜、白光共焦3维形貌仪及有限元静力学应力应变分析等测试手段,对比研究了不同载荷(10、30、50 N)工况下NPR试样与实体试样摩擦学性能的差异性。结果表明:1)不同载荷下,NPR试样的应力与变形大于实体试样,且随着载荷增加,NPR试样内部单元的关节处出现应力,负泊松比效应更加明显;2)相同载荷下,NPR试样的摩擦系数较小,磨损量较大,且摩擦接触界面出现犁沟,基体产生磨粒磨损,随着载荷的增加,部分磨屑黏着在NPR试样摩擦表面,磨损机理转变为黏着磨损;3)在较大载荷(本文滚动试验条件为50 N)下,NPR试样负泊松比效应增强,发挥出更好的减振抗冲击性能和能量吸收与传递作用,相比于低载荷(30 N)工况摩擦系数减小,磨损量降低,有利于提高试样的摩擦学性能。研究成果丰富和完善了负泊松比摩擦学材料的研究体系,在材料科学研究前沿进行探索性尝试,为负泊松比材料在摩擦学工程领域应用提供基础数据和技术支撑。

钢轨打磨关键装备及磨石技术发展现状与展望

概述了钢轨打磨策略、钢轨打磨技术,并对国内外砂轮式打磨(主动打磨、高速被动打磨)、铣磨等关键装备进行了综述。同时,对于与砂轮式打磨车相配套且起关键切削作用的磨石(砂轮),从组分、成形工艺、结构设计、磨削性能评价方法等方面进行了详细评述,总结出精细的配方设计、科学的评价体系标准等是高性能磨石研制所面临的主要挑战。最后,从绿色化、智能化、标准化等方面对未来磨石技术的发展方向进行了展望。

磨石强度对钢轨打磨行为的影响

磨石强度直接关系到钢轨打磨车的持续作业能力和磨削效率,因此研究磨石强度对打磨行为及钢轨表面质量的影响,对于现场磨石的优选具有重要参考价值.参照Vossloh磨石抗压强度,制备了三种不同抗压强度的磨石(GS-10,68.9 MPa;GS-12.5,95.2 MPa;GS-15,122 MPa)并开展相应的打磨试验和表征.结果显示,GS-15相对GS-10打磨量降幅约80%,但磨削比增幅约88%,表明磨石强度增大,磨石耐磨性提高,但磨削能力下降.磨石和钢轨表面形貌显示,磨石强度增大导致磨石自锐性变差,磨削机制逐渐从切削转变为耕犁.打磨钢轨表面SEM、EDS、XPS分析结果表明磨粒的切削作用是导致磨削热产生的首要因素,且随着磨石强度的增大,钢轨表面烧伤程度降低,钢轨表面氧化产物中Fe^2+含量上升而Fe^3+含量下降.钢轨剖面金相结果表明:磨石强度增大导致钢轨表面白层、塑性变形层厚度增加,使钢轨产生更严重的预疲劳.因此,对钢轨打磨磨石强度的合理调控和选择,对于协调打磨效率和钢轨表面质量具有重要意义.

带锈涂装水性植酸富锌涂层的制备及其耐蚀性能

带锈涂装涂料在海洋船舶和电力设备领域有着迫切应用需求,而溶剂型带锈涂料难满足绿色环保的要求,水性带锈耐蚀涂料的开发迫在眉睫。通过片状锌粉和植酸的协同作用成功研制一种应用于带锈钢基材表面的环保型水性植酸富锌涂层,采用附着力拉开法、中性盐雾试验、电化学测试检测附着力与耐蚀性能,利用傅里叶红外光谱仪(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)对腐蚀后涂层表面锈层进行分析,并讨论涂层的防锈转锈机理。结果显示:环氧乳液和固化剂配比为4:1,片状锌粉含量为40%,以植酸为转锈剂时,该涂层对带锈钢基材表现出突出的附着力(11.8MPa)及优异的耐蚀性能。该涂层优势在于:片状锌粉致密堆积延长了腐蚀粒子入侵通道,为基材提供物理屏蔽效果;片状锌粉和钢基材形成若干微电池区,为基材提供牺牲阳极的阴极保护作用;植酸与铁锈形成稳固的植酸铁螯合物,转化锈层进一步保护基材。

EA4T车轴不同加工工艺表面完整性分析

目的探索不同加工工艺对EA4T车轴表面完整性的影响。方法针对EA4T成品车轴精车加工的表面,以及精车之后再分别作打磨抛光、滚压处理的表面,运用里氏硬度仪、X射线衍射残余应力分析仪、扫描电子显微镜以及三维光学显微镜等设备,进行表面硬度、表面残余应力状态、表面形貌及粗糙度检测。结果精车后表面的平均硬度为221HV,表面轴向、周向平均残余应力为-371、-231 MPa,表面粗糙度(Ra)为1.432μm。而精车之后再分别作打磨抛光、滚压处理,表面硬度分别提升了2.3%、11.6%,表面轴向残余应力分别增加了9.7%、23.5%,周向残余应力增幅分别为18.6%、59.3%,同时表面粗糙度(Ra)大幅度下降到0.442、0.318μm。结论滚压、打磨抛光皆能提升车轴表面的硬度和残余应力水平,降低表面粗糙度(Ra)。相比而言,滚压的效果更理想。

导电聚合物腐蚀防护涂层的制备与改性技术研究进展

我国海洋工程装备制造业正处在生存与发展的关键阶段,防腐涂层是降低基材腐蚀速率、提升其服役寿命最有效的方式之一。导电聚合物涂层由于其绿色环保、制备简单等优点及独特的导电与防腐机制,使其在金属腐蚀防护领域得到了广泛的应用。本文归纳总结了导电聚合物涂层的防腐机制,介绍了采用化学氧化和电化学合成两种方法制备导电聚合物涂层的现状,重点阐述了导电聚合物涂层的掺杂改性、共聚改性、分层设计3种改性技术对涂层耐蚀性能的提升效果,最后提出了导电聚合物涂层在腐蚀防护领域可能存在的研究热点和发展趋势。

具有随机特性的钢轨打磨砂轮建模与仿真研究

钢轨打磨的本质为钢轨打磨磨石对钢轨表面的磨削加工,磨石的性能直接影响钢轨打磨作业的效率和质量。基于实际打磨砂轮磨料随机性和磨料体积分数,提出一种具有随机特性和高磨料体积分数的砂轮有限元建模方法。建立单颗磨料的热力耦合切削有限元模型和高磨料体积分数的整体砂轮抗压模型,考虑磨料尺寸、形状和分布的随机性,能更好模拟实际磨石的磨削过程和磨石组织结构。仿真模型分析了磨削过程中的材料去除机理、磨削温度、打磨后钢轨表面的残余应力以及整体磨石的抗压性能。同时开展钢轨打磨试验对仿真结果进行分析,该有限元模型可应用于钢轨打磨机理的研究和实际打磨砂轮的设计开发。

EA4T车轴钢残余应力与组织性能的研究

EA4T钢是一种欧洲牌号的优质低碳合金钢,主要应用于地铁车轴和高速动车组车轴.EA4T车轴的过渡圆弧处在服役过程中受力情况复杂,该部位材料的微观组织与残余应力分布对其服役性能有重要影响.本文采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、以及短波长X射线应力仪对车轴不同部位的织构、显微组织以及残余应力进行了表征.结果表明,EA4T车轴的组织主要为马氏体和贝氏体,晶粒细小均匀,车轴过渡圆弧滚压层内存在较大的残余压应力,轴内亦为压应力,但应力值较小,滚压使车轴表面形成了明显的织构.