原位充氢-拉伸载荷作用下304不锈钢氢脆行为及显微组织表征

搭建了原位电化学充氢—慢应变速率拉伸载荷平台,模拟真实临氢环境—载荷环境,研究了原位充氢对304奥氏体不锈钢氢脆敏感性的影响。结果表明:相比传统预充氢拉伸实验,304奥氏体不锈钢经原位电化学充氢拉伸后呈现较低的强度和更高的氢脆敏感性,未发生明显马氏体相变;试样在变形早期即发生严重氢致断裂,对实际临氢环境服役条件下不锈钢氢脆行为研究和应用具有参考价值。

分子动力学模拟在石油管材腐蚀与防护中的应用

当前油田开采面临着高温高压、高Cl^(-)、高含硫等日渐复杂的工况环境,石油管材的耐蚀性能以及防护技术的适用性面临较大挑战,分子动力学模拟技术因其不受实验条件的限制且具有广尺度特点可弥补传统评价方法的不足。本文首先简述了分子动力学模拟技术的基本原理;并基于分子动力学模拟应用,阐述了管材在Cl^(-)、CO_(2)/H_(2)S等体系中的分子动力学腐蚀机理研究,概述了分子动力学在研究防腐涂层中的研究应用。最后,对分子动力学模拟技术今后在耐蚀材料研发中发展方向进行了展望,以期为油气田用新材料的研制、防护技术的应用提供理论基础与技术支持。

多因子综合环境下车辆有机涂层的耐蚀性研究

为了研究车辆有机涂层在我国南部沿海、海岛地区的腐蚀电化学机理,以海南岛热带气候为例,在试验室设计了集合湿热、紫外线暴露、中性盐雾和酸性盐雾4种因子的综合环境腐蚀试验,并通过电化学阻抗谱法对某型特种车辆有机涂层的防护性能进行评价。结果表明:该有机涂层的腐蚀过程可分为腐蚀前期(第1周期),涂层处于渗水阶段,整体较完好,低频阻抗模为10^(10)Ω·cm^(2)数量级;腐蚀中期(2~4周期),涂层各参数变化较小,低频阻抗模由107Ω·cm^(2)减至105Ω·cm^(2)数量级,逐渐出现肉眼可见鼓泡;腐蚀后期(5~9周期),阻抗模为10^(4)Ω·cm^(2)数量级,涂层鼓泡逐步破裂,而后出现明显锈迹,涂层完全失效。

DyF_(3)对三明治结构热变形NdFeB磁体温度稳定性和耐腐蚀性能的影响

为了提高热变形NdFeB磁体的热稳定性和耐腐蚀性能,设计了一种添加DyF_(3)的三明治结构热变形磁体。通过对磁体上下端添加不同含量DyF_(3)粉末,调控磁体上下端晶界相的相组成、结构及成分,提高磁体的耐腐蚀性能,另一方面Dy元素部分扩散进入主相,形成了(Nd,Dy)_(2)Fe_(14)B相提高磁体磁晶各向异性场,优化热变形磁体的温度稳定性。利用脉冲磁场磁强计测试三明治结构热变形磁体的磁性能,得到高达2.16 T的矫顽力。利用电化学工作站测试三明治结构热变形磁体的极化曲线,其腐蚀电流速率较基体降低一个数量极。失重实验测试168 h后,近表面添加5%(质量分数)DyF_(3)的三明治结构热变形磁体单位表面积失重(0.061 mg·cm^(-2))远低于基体单位表面积失重(1.172 mg·cm^(-2))。微观结构分析表明,富Nd相和F元素、O元素和Dy元素分别生成NdF_(3)和Dy_(2)O_(3)化合物。XRD分析表明三明治结构热变形磁体上下端添加DyF3后织构会变差。该研究为提高热变形NdFeB磁体的温度稳定性和耐腐蚀性提供了一个新思路。

高分子涂层寿命预测研究进展

产品使用寿命是高分子涂料的重要指标。本文综述了关于高分子涂层寿命预测的研究进展,介绍了常见的高分子涂层失效机理,包括涂层结构和成分等内在因素,以及光、热、湿度等外在因素;介绍了人工神经网络、灰色模型、阿伦尼乌斯方程等在高分子涂层寿命预测的最新应用;从在经典方程中引入更多因子、将灰色模型与其他方法结合、获取更多实验数据后进行深度学习拟合三个方面对高分子涂层寿命预测技术进行了展望。

尿素装置入口管道泄漏原因

某公司尿素装置蒸发系统入口管道在服役过程中发生泄漏,采用宏观观察、渗透检测、化学成分分析、金相检验、扫描电镜和能谱分析等方法分析了其泄漏原因。结果表明:管外壁保温层中含氯离子,雨水的浸湿使管壁与导热泥的缝隙中形成了潮湿环境,干湿交替环境导致氯离子在管壁富集,引起管壁点腐蚀和氯化物应力腐蚀开裂。

弯矩作用下玻璃钢内衬再生复合管稳定性能分析

为研究弯矩作用下玻璃钢内衬再生复合管的稳定性能,采用有限元分析软件,基于层间双线性本构关系,建立玻璃钢内衬再生复合管有限元模型,分析外管腐蚀程度和内衬层厚度对玻璃钢内衬复合管稳定性能的影响,得到复合管受弯作用的应力云图并提取弯矩-管道中心点位移曲线。结果表明:外管壁与玻璃钢内衬层之间的层间作用力在一定程度上限制了管道变形的快速发展,提高了复合管的极限弯矩与因屈曲导致管道失稳破坏前的抗变形能力。带腐蚀坑的复合管道的变形与应力主要集中在腐蚀坑最深处周围,随着腐蚀深度的增加,弯矩极值逐渐降低。

激光刻蚀法制备超疏水材料表面的研究进展

激光刻蚀法采用无接触式加工,操作简单、可靠、环保。从激光加工金属与非金属材料这两方面介绍激光刻蚀法。首先概括超疏水表面的概念与激光刻蚀法的原理,针对国内外的研究现状进行总结与归纳,最后对未来的研究方向提出可行性的建议,为激光刻蚀法制备超疏水表面未来的研究提供参考。

高温气相环境对PTFE/PPS复合膜性能影响

聚四氟乙烯/聚苯硫醚(PTFE/PPS)复合膜是除尘领域运用最广泛的复合膜之一,其使用寿命受烟气参数影响显著.本研究针对PTFE/PPS复合膜的实际应用条件,通过高温气相腐蚀对PTFE/PPS复合膜进行抗老化性能测试,在120~240℃温度范围内,以空气为气氛,研究了氧存在条件对PTFE/PPS复合膜的耐老化性能影响;基于腐蚀气体(SO_(2))浓度、腐蚀温度与时间,建立了膜材料拉伸强度的响应曲面模型.研究结果表明,氧气使复合膜中的PPS支撑体产生氧化交联反应使其纬向断裂强力有所上升,200℃老化48 h后达到最大值2132.2 N;由响应面可知,增加温度与SO_(2)浓度对PTFE/PPS复合膜的断裂拉伸性能的衰减影响显著,当温度从180℃增加到240℃时,其经向断裂强力衰减至初始值的90.97%;当SO_(2)浓度由2096 mg/m^(3)增加至2620 mg/m^(3)时,经向断裂强力衰减至初始值的98.12%.该工作为复合膜在烟气净化中的应用条件优化提供了依据.

高性能聚醚醚酮紫外光加速老化行为研究

目的研究特种工程塑料聚醚醚酮(PEEK)在紫外光照射实验室加速条件下的老化行为。方法对PEEK塑料采取紫外线光老化方式进行试验,对老化前后的样品进行外观变化、力学性能、热性能、微观结构表征与分析,明确紫外环境因素对材料的性能影响,进而确定PEEK塑料在紫外光条件下的老化行为。结果随着紫外光老化时间的增加,PEEK样品表面变黄,颜色加深,出现鼓包与裂纹等宏观与微观损伤。样品内部力学性能、热性能、红外特征吸收峰、元素含量与价态没有明显变化,样品表面热性能下降,傅里叶变换衰减全反射红外光谱(ATR-FTIR)特征吸收峰变化明显。结论PEEK塑料表面对紫外光比较敏感,在紫外光的照射下容易发生表层的分解,短时间内不会引起材料整体热性能及力学性能的明显变化。

航天器用低太阳吸收比无机热控涂层制备及性能研究

航天技术的发展和深空探测的需要,对热控涂层的光热性能和空间环境稳定性提出了更加苛刻的要求。为此,文章设计内核为Zn 2SiO 4、外壳为具有可见光波段高透过性SiO 2的核壳结构颜料,并将其制备成热控涂层。试验结果表明:涂层T-Zn 2SiO 4@SiO 2的太阳吸收比为0.09,具有超低吸收特性。在此基础上,文章系统性表征了涂层在真空-紫外辐照后太阳吸收比和内部缺陷的变化,初步解析了紫外辐照后光学性能演化机理,可为研制低太阳吸收比、高稳定性新型热控材料提供新思路。

疏水改性的聚对二甲苯薄膜对聚氨酯泡沫阻湿性能的影响

硬质聚氨酯泡沫(RPUF)的吸湿特性导致泡沫塑化、溶胀变形,影响其服役安全性及稳定性。但目前针对这种亲水性多孔界面的阻湿研究鲜有报道。通过表面改性的方法引入阻湿层是一种非常有效的解决方法,聚对二甲苯(Parylene C)可在室温沉积条件下形成致密薄膜,具有优异的阻湿性能。在RPUF表面沉积Parylene C薄膜,然后利用全氟小分子组装进行界面疏水改性。通过一维和二维红外、低场核磁、微观形貌和元素组成等表征以及不同厚度镀膜试样吸湿曲线等分析,阐明RPUF的吸湿机理及复合涂层体系阻湿的相关规律。结果表明:当Parylene C镀膜达到一定厚度后,RPUF表面的孔缺陷会被覆盖,其阻湿性能可提高73.6%,同时全氟小分子表面疏水改性后聚氨酯泡沫表面和水分子的相互作用和吸附会被减弱,进一步降低吸湿率。揭示了RPUF吸湿机理和Parylene C薄膜界面阻湿的基本规律,有望用于解决硬质聚氨酯泡沫的长效阻湿问题。

合金元素Ni/Al对45Si2MnCr2Mo超高强韧钢冲击磨料磨损行为的影响

针对不同Ni/Al含量的强塑韧性良好的45Si2MnCr2Mo超高强韧钢,利用MLD-10冲击磨料磨损实验机对其进行了三体磨料磨损实验,系统研究了不同Ni/Al含量对超高强韧钢的磨损失重、硬化层深度以及磨损后表层及亚表层微观形貌的影响,并探讨了磨损机理。结果表明:Ni含量为3%时超高强韧钢的耐磨性最好,磨损百分比最低,为0.391%。当加入0.5%的Al后超高强韧钢的耐磨性降低了1.48,磨损百分比增加到0.42%。添加Ni元素能提高超高强韧钢的磨损性能,但当Al和Ni同时添加时反而不利于改善磨损性能。质量失重是由磨料的嵌入及剥落共同体现的。实验钢经冲击磨料磨损实验后表面和次表面区域通过加工硬化得到强化,Ni含量为3%时超高强韧钢拥有最佳的综合磨损后表面硬度、硬化百分比和有效硬化层深度,磨损过程更均匀。超高强韧钢的磨损形式主要为犁沟、剥落、裂纹、嵌入磨粒、犁沟浪花和挤压堆积。

利用等离子喷涂制备C/C复合材料表面耐烧蚀抗氧化涂层的研究进展

随着科技的发展,人类对热防护材料的性能有了更高要求。C/C复合材料是材料领域中重点开发的一种新型轻质高温结构材料,高温下具有优异的力学性能,成为航空航天、洲际弹道导弹等超音速飞行器的理想候选材料,但成型周期长、生产成本高、高温下抗氧化性差的缺点限制了其广泛应用。通过等离子喷涂技术制备的抗氧化涂层展现出经济、高效、便捷的优势,极具发展潜力与战略意义。近年来,等离子喷涂制备C/C复合材料表面耐烧蚀抗氧化涂层的研究主要集中在涂层与基体的界面优化、不同材料喷涂工艺参数的摸索、复相涂层的制备等方面。本文从这些方面对等离子喷涂耐烧蚀抗氧化涂层的研究进展进行了详细的总结与归纳。

危废处理超临界水氧化环境中装置材料腐蚀的研究进展

超临界水氧化技术处理废物具有去除效率高、停留时间短、不产生污染物和副产物等特点,但由其苛刻的反应条件造成的设备腐蚀问题亟待解决。尤其当反应环境为酸性及反应物料中含有卤族元素时,腐蚀极其严重。目前主要利用镍基合金、钛合金和不锈钢等合金材料制造反应器,但全面及局部腐蚀仍易发生,严重时可能造成反应器泄漏甚至爆炸。因此,近年来研究者们主要针对不同合金在不同类型超临界水氧化环境中的腐蚀行为进行深入分析,并提出了有效的防护措施。本文归纳整理了亚临界和超临界环境下,镍基合金和钛合金在含氯离子酸性溶液、硫酸溶液和磷酸溶液中的腐蚀行为,以及不锈钢在含氯离子酸性溶液和含H2O2溶液中的腐蚀机理;总结了全面腐蚀、点蚀、晶间腐蚀以及应力腐蚀开裂在不同温区及反应器位置的产生情况;综述了目前危废处理超临界水氧化环境中常用的衬垫和涂层等腐蚀防护措施;最后展望了通过表面纳米化技术获得超细晶合金材料来提高耐蚀性的发展前景。

石墨表面TaC涂层的熔盐法制备及表征

目的以K2TaF7和Ta粉为主要原料,在石墨材料表面制备TaC涂层。方法反应物在1200℃的熔盐体系中保温3h,反应生成碳化物,经后续2300℃真空保温1h后,得到TaC涂层材料。采用XRD和SEM对涂层的组成结构进行表征,采用拉开法对涂层的和石墨基体的结合强度进行测量,采用纳米压痕对涂层的硬度和弹性模量进表征,最后对TaC涂层的抗腐蚀性能进行模拟测试评估和实际的SiC长晶测试。结果熔盐法制备的TaC涂层连续地覆盖在石墨表面,保持了原始石墨的形貌,其物相组成为TaC,呈现出亮黄色,厚度为20~40μm,涂层的晶粒无择优取向生长,呈现出无序堆积的状态。TaC涂层与石墨基体的结合强度为9.49 MPa,硬度和弹性模量分别为14.42 GPa和123.32 GPa。TaC涂层样品于2300℃的SiC腐蚀气氛环境下保温3 h,质量损失率仅为0.01 g/(m^(2)·h),远低于同测试条件下无涂层石墨样品的质量损失率4.67 g/(m^(2)·h)。在2300℃氩气气氛下保温3 h的SiC粉包埋TaC涂层的接触腐蚀试验中,SiC和TaC涂层的界面清晰,没有发生相互的扩散。TaC涂层部件应用于2000℃以上保温150 h以上的SiC单晶的生长制备后,涂层部件总体形貌保持完整,部件边缘棱角区域出现了脱落,但其他部位的TaC涂层仍和基体结合良好,涂层在长晶过程中的质量损失率约为0.41g/(m^(2)·h),表现出良好的抗腐蚀性能。结论熔盐法制备石墨表面TaC涂层的工艺简单、成本低、效率高,可制备曲面等不规则的构件。制备的TaC涂层晶粒堆积紧密,没有发生择优取向,与石墨基体的结合强度高,在侵蚀性的环境中,能减弱侵蚀性气体对石墨基体的侵蚀,有望在第三代半导体的制备中得到应用。本研究不仅提供了一种在石墨基体上制备TaC抗腐蚀涂层的方法,也提供了一种在其他碳材料上制备TaC涂层的方法。

连铸结晶器表面防护涂层失效行为的研究进展

连铸结晶器承担着高温钢液高速振动拉坯过程中的冷却、导热、抗磨损、铸坯表面高精度成型等重要任务,是连铸生产线最关键的核心器件。本文结合结晶器表面防护涂层在国内钢厂的工程应用实践,综述了结晶器铜板表面电镀合金层和热喷涂涂层的优缺点、发展趋势以及实际工况服役后结晶器表面不同部位的主要失效形式和形成机制,为优化设计不同区域涂层成分与相应性能提供依据。同时详细介绍了项目组开展的热喷涂/真空扩散复合技术在国内主要钢厂的服役效果和应用优势。最后指出热喷涂技术将逐步取代电镀技术,成为结晶器表面防护的核心技术,并且高熵及中熵合金涂层具有巨大的应用潜力。

沉管隧道钢壳在海水中的加速腐蚀

沉管隧道置于不易检查和维护的海泥区域,其钢壳结构受到海水的侵蚀,会缩短其服役周期,腐蚀严重则会影响沉管隧道的安全运行.深中通道(又称“深中大桥”)是国内首个钢壳式沉管隧道,耐久性要求100年,针对深中通道钢壳混凝土沉管的服役环境及超高的耐久性要求等诸多特征,且目前国内外可以借鉴的工程和研究很少,因此需要研究揭示钢壳外壁在海洋环境下的腐蚀机理和腐蚀发展规律.本文采用室内腐蚀模拟加速试验及电化学分析测试等,对深中通道沉管隧道钢壳所用Q390C低合金高强度结构钢在模拟海水条件下的腐蚀发生发展规律进行研究.研究发现Q390C在海水中腐蚀产物主要为Fe_(3)O_(4)、α-FeOOH和γ-FeOOH及少量CaCO_(3),其均匀腐蚀和局部腐蚀速率都呈指数关系下降,最终趋于稳定.

芳基磷酸酯盐改性石墨烯/水性环氧涂层的耐腐蚀性能研究

为了提高石墨烯在水性环氧树脂(EP)中的分散性和相容性,通过2,2′-亚甲基-双(4,6-二叔丁基苯酚)磷酸钠(NA-11)对石墨烯进行改性处理,改性后的石墨烯分散在环氧树脂中,加入固化剂制得石墨烯/环氧涂层。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、红外光谱(FTIR)、交流阻抗谱(EIS)和动电位极化曲线(Tafel)对复合涂层的结构和防腐性能进行测试分析。结果表明,NA-11改性石墨烯在水和环氧树脂中具有良好的分散性。改性后的石墨烯能显著提高复合涂层的防腐性能,其初始阻抗模量(|Z|_(0.01 Hz))从445.7 kΩ·cm^(2)提高至5047 kΩ·cm^(2),自腐蚀电流密度(i corr)从0.2023μA·cm^(-2)降低至0.006441μA·cm^(-2),石墨烯的物理阻隔性和“迷宫效应”使得涂层对基体的长期防护效果显著提升。

发动机典型寿命敏感件环境谱加速技术研究现状

对发动机寿命敏感件环境谱加速技术的研究现状进行分析。从加速环境谱的编制原则、编制方法以及当量关系的确定和验证等方面,详细介绍了加速环境谱的概念内涵。发动机的使用寿命主要受金属敏感件的腐蚀和非金属敏感件的老化制约,重点从常规加速腐蚀试验、多因素综合腐蚀试验和高温加速腐蚀试验等3个方面阐述了加速腐蚀试验方法。从液体介质老化、热氧老化、综合环境老化等方面介绍了以橡胶为代表的非金属加速老化试验方法。最后指出目前当量关系确定方法的局限性和多因素综合模拟方法研究方面的欠缺,提出应综合材料、腐蚀、力学、环境等多学科的相关理论和实践,制定更加科学合理的当量关系确定方法,以及注重新型试验设备的研发等建议。