风机叶片新型耐磨超疏水涂层的防覆冰性能研究

风力发电机叶片在服役过程中经常会受到覆冰影响,超疏水材料由于其特殊的湿润性,在防冰领域具有较大的应用潜力。基于此,以风力发电机叶片为基底,在其表面旋涂由环氧树脂(EP)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)和改性的SiO2等配制的无氟悬浮液,固化后制得耐磨防冰的超疏水试样。采用扫描电镜、红外光谱仪和接触角测量仪分别对超疏水涂层的微观形貌、成分组成和疏水性能进行研究。结果表明:超疏水涂层的接触角为166.65°,滚动角为2.5°。相比于无涂层风机叶片,涂层在-10℃和-15℃延长结冰时间40%左右,并且涂层结冰后冰层的粘结强度明显小于风机叶片的。涂层在800目砂纸上磨损10 m后接触角为150.5°。制备的耐磨超疏水涂层具有超疏水效果和良好的防冰性能。

深冷处理对X52管线钢耐磨性与耐腐蚀性的影响

目的提高X52管线钢基体的耐磨性能与耐腐蚀性能,探究深冷处理对X52管线钢性能的影响机制。方法采用液体法的冷处理方式,对X52管线钢进行不同时间的深冷处理。采用显微硬度仪、超景深光学显微镜、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、摩擦磨损仪器、万能拉伸机以及电化学工作站,分别观察或评价深冷处理后X52管线钢的显微组织、物相组成、硬度变化、拉伸性能、耐磨性与耐腐蚀性能。结果经过不同时间的深冷处理后,由于弥散碳化物的析出和晶粒细化,试件的显微硬度、抗拉强度和弹性模量均有所提高,但屈服强度变化不明显。当深冷处理时间为30 h时,其显微硬度达到最大值210.8HV0.2,比未深冷态190.3HV0.2提高了10.77%,当深冷处理时间为7 h时,其抗拉强度达到最大值600.7 MPa,比未深冷态574.7 MPa提高了4.05%。经过深冷处理,由于试件的晶粒得到了细化,组织成分更加均匀,试件的摩擦磨损性能得到提高,磨损机理为氧化磨损和磨粒磨损的共同作用,其中磨粒磨损起着主要作用。极化曲线结果显示,深冷处理后的试件自腐蚀电位均正移,当深冷处理时间分别为11、30和55 h时,腐蚀电流密度由未深冷态的15.47×10^(−6)A/cm^(2)分别降低到1.781×10^(−6)、1.335×10^(−6)、1.257×10^(−6)A/cm^(2),数值降低了一个数量级,说明材料的耐腐蚀性能得到了提高。结论深冷处理可以有效改善X52管线钢的力学性能、耐磨性能和耐腐蚀性能,在管道运输领域具有潜在的应用前景。

合金元素对镁合金耐腐蚀性能影响的研究进展

镁及其合金作为最轻的金属结构材料,在产品轻量化方面具有巨大的应用潜力。然而,金属镁具有较强的腐蚀敏感性,且表面形成的氢氧化镁膜疏松多孔,几乎无保护性,这导致其应用受到限制。如何提高镁的耐腐蚀性已经成为制约其应用的世界性难题。合金化是从根本上改善镁合金耐蚀性的方法之一。基于此,本文从合金元素对镁腐蚀行为的影响出发,阐述纯镁的腐蚀机理和合金元素对镁合金腐蚀性能的影响机制,归纳合金元素对镁合金所产生的保护机制及其相应特征,这可以为开发新型镁合金和改善镁合金的耐蚀性提供一定的借鉴。此外,本文有助于更好地理解镁合金腐蚀行为。目前,还没有一种镁合金能像铝合金或不锈钢一样具有较好的耐蚀性,因此耐蚀镁合金的开发还需要进一步研究。本文为镁合金中元素之间的交互关系提供理论基础,可对新型耐蚀镁合金的开发提供思路。元素之间的协同作用会对新型耐蚀镁合金设计、工艺及性能有较大影响,随着研究的深入,期望构建出类似“不锈钢”的新型耐蚀镁合金。

Sanicro25奥氏体耐热钢的高温氧化和腐蚀行为研究进展

基于现代先进超(超)临界火电机组再热器和过热器的一种候选材料——Sanicro25奥氏体耐热钢,通过对Sanicro25的组织结构、高温O2/H2O氧化、高温烟气腐蚀、硫-氯腐蚀、熔盐热腐蚀等耐蚀性能的综述,重点指出应进一步深入研究第二相析出行为以及典型环境介质中抗氧化和耐蚀长时性能,从而揭示该钢种的高温氧化、腐蚀行为。

In含量对Mg-In二元合金腐蚀行为的影响研究

通过浸泡试验、电化学测试、扫描电子显微镜(SEM)以及X射线衍射仪(XRD)分析,研究了固溶态Mg-x In(x=1,2,4,6,10,14,18和35%)合金在3.5%NaCl溶液中的腐蚀行为。结果表明,Mg-In合金的耐蚀性随着In含量的升高而下降。在镁合金中添加适量的In元素时,In的抑制作用在镁合金腐蚀过程中占主导地位,合金表面能够形成具有保护性的双层腐蚀层结构,能够阻挡NaCl溶液对基体的腐蚀,所以In含量较低的Mg-x In(x=1,2,4,6和10%)合金的耐蚀性较好;In含量较高的Mg-x In(x=14,18和35%)合金表面无法形成具有保护性的双层腐蚀层结构,此时,In的活化作用发挥主要作用,合金的耐蚀性差。

典型奥氏体耐热钢的析出行为研究

概述了TP347H、NF709、S25、Super304H和HR3C五种奥氏体不锈钢的使用温度范围、主要用途,比较了该五种奥氏体不锈钢所含的合金元素含量、析出相种类和力学性能。总结了关键合金元素、析出相位置、尺寸、形貌等对奥氏体不锈钢性能的影响规律,比较了它们在高温下的力学性能。

S44535铁素体不锈钢高温氧化行为

为了探究稀土La对S44535铁素体不锈钢高温氧化行为的影响,采用加速氧化对添加0.26%La的S44535钢在800、900、1000℃下的静态空气中进行高温氧化研究。采用恒温氧化法对比S44535铁素体不锈钢在三种温度下的氧化动力学曲线,用扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)和X射线衍射(XRD)对钢的氧化层进行表征分析,探究了稀土La对铁素体不锈钢高温抗氧化性能的影响。结果表明,氧化产物主要为Cr2O3和MnCr2O4,随着温度的升高,表面氧化膜增厚且更加致密,其外层富含Mn,内层富含Cr,说明稀土改变了氧化膜的生长方式,且呈现出较为优异的高温抗氧化性能。

超级奥氏体不锈钢的热腐蚀行为及机理研究

研究了254SMo、904L和317L超级奥氏体不锈钢在650、700和750℃下30%Na_(2)SO_(4)+30%K_(2)SO_(4)+20%NaCl+20%KCl混合熔盐中的热腐蚀行为。通过腐蚀动力学以及腐蚀产物成分和形貌分析,探究了3种不锈钢在熔融混合盐中的高温腐蚀机理。结果表明,3种不锈钢在不同温度下均表现为失重,耐蚀性顺序为254SMo>904L>317L不锈钢;熔融的氯盐加速腐蚀,主要遵循“电化学腐蚀+氯活性腐蚀”腐蚀机制,硫酸盐通过“碱性助溶”机制溶解和破坏腐蚀层,从而造成严重的内部和晶间腐蚀;在两种腐蚀机制中,以氯腐蚀为主,硫腐蚀为辅;提高Mo和Ni含量可以在一定程度上改善奥氏体不锈钢的耐高温腐蚀性。

退火和深冷处理对7075铝合金滚磨光整加工性能的影响

为探索冷热处理对7075铝合金试件滚磨光整加工效果的影响,对原始态、退火态和深冷态(深冷处理9 h)试样进行滚磨光整加工实验和摩擦磨损实验,记录加工过程中试件表面粗糙度值和质量等数据,采用扫描电子显微镜和超景深光学显微镜,表征试件的表面形貌和磨痕形貌,采用能谱仪分析磨痕表面元素的成分。结果表明,滚磨光整加工后,深冷态试样表面粗糙度下降率和材料去除率较原始态有明显提高,且表面一致性高,表面光亮度最好。摩擦磨损实验中,深冷态试件的摩擦系数波动最小,总体变化更加平稳,其磨损机制主要为粘着磨损。

445J2超纯铁素体不锈钢和316L超低碳奥氏体不锈钢在溴化锂溶液的点蚀分析

445J2铁素体不锈钢由于高的导热率、低的热膨胀系数以及良好的耐蚀性能使得其作为溴冷机中一些部件的良好候选材料,本文采用电化学测试方法对比研究了445J2超纯铁素体不锈钢(/%:0.01C,22.5Cr,1.9Mo,0.27Nb,0.20Ti,0.09Al,0.36Cu,0.015P,0.001S,0.015N)和316L奥氏体不锈钢(/%:0.002C,16.8Cr,10.19Ni,2.02Mo,0.025P,0.0008S)在20~60℃0.1~1M的溴化锂溶液中的点蚀行为,并采用扫描电镜(SEM)和能谱分析仪(EDS)对电化学结果进行表征。结果表明,随着LiBr温度和浓度的升高,两种钢腐蚀电流密度增大,点蚀电位降低,耐点蚀性变差;氧化物和硫化物夹杂会引起两种钢的点蚀;高含量的Cr以及Mo、Ti、Nb、Al等合金元素使445J2钢具有优异的耐点蚀性能。

超级奥氏体不锈钢在模拟烟气脱硫冷凝液中的钝化行为研究

采用动电位极化、恒电位极化、Mott-Schottky以及XPS测试研究了254SMo、904L、316L 3种奥氏体不锈钢在模拟烟气冷凝液中的钝化行为。结果表明,在模拟烟气冷凝液中,随着Mo含量的增加,钝化区变宽,点蚀电位变正,维钝电流密度降低,使得254SMo钢耐蚀性增强,适用于烟气脱硫环境中。同时,随着冷凝液pH的增大,3种钢的平带电位负移,施主密度不断减小,表明其钝化膜的缺陷随着pH的增加而减少,耐蚀性增加。

深冷处理对钴基合金摩擦磨损性能的影响

将K6509钴基合金样品在-196℃液氮中深冷4~44 h,通过金相分析、硬度分析等技术手段研究深冷处理后微观结构以及力学性能的变化情况,对深冷后的钴基合金样品进行直线往复式摩擦磨损实验,研究其摩擦因数和磨损率的变化情况。试验结果表明,随着深冷时间的延长,硬度基本呈逐渐提高趋势,深冷44 h后硬度达到最高,较未深冷样品提高了23.6%,通过摩擦磨损试验研究,发现经深冷后的钴基合金样品的摩擦因数曲线变得较为平稳,平均摩擦因数明显降低,其中DCT36钴基合金样品摩擦因数最为平稳,并达到最低的摩擦因数,磨损率随着深冷时间的延长先提高后降低,其中DCT28钴基合金样品磨损率达到最高,在加载载荷为3 N、4 N、5 N的工况下磨损率分别提高了57.91%、44.29%、27%。

淬火处理对中锰钢组织和性能的影响

中锰钢通过微观组织调控,可实现优异的强度-塑韧性协同增长,是第三代先进高强钢的潜力材料。采用不同淬火工艺来调控Fe-10Mn-0.44C-1.87Al-0.67V中锰钢的微观组织,并结合VC的析出来优化其性能。结果表明:经1020℃淬火+300℃回火后,中锰钢的组织为板条状马氏体+残留奥氏体,形变时残留奥氏体发生相变诱导塑性效应,使其具有优异的塑性。经800℃淬火+250℃回火后,组织为细小的马氏体、细小弥散分布的VC和少量残留奥氏体,通过位错强化、细晶强化和析出强化作用使中锰钢具有最佳的力学性能,屈服强度为1190 MPa,抗拉强度为1473 MPa,伸长率为22%,强塑积为32.4 GPa%。

奥氏体耐热钢低周疲劳性能研究进展

为了进一步深入研究奥氏体耐热钢,介绍了奥氏体耐热钢低周疲劳性能方面的研究进展,对比了室温和高温下奥氏体耐热钢疲劳断裂特征。其中,间隙原子、应变、温度、层错能对奥氏体耐热钢疲劳性能影响较大;在高温疲劳-蠕变过程中,影响材料裂纹扩展和疲劳断裂的关键因素是温度和应力;在疲劳寿命预测方面,已建立了众多模型,但对一些新型材料会有一定偏差,需要建立适合的寿命预测模型。

敏化温度对445J2不锈钢应力腐蚀开裂的影响

通过慢应变速率拉伸试验研究了不同敏化温度(550、650和750℃)处理的超纯铁素体不锈钢445J2在不同温度(20、40和60℃)的3.5 mass%NaCl溶液中的应力腐蚀敏感性。采用光学显微镜和扫描电镜(SEM)分析了试样的组织和断口形貌,研究了敏化温度和溶液温度对445J2不锈钢应力腐蚀开裂(SCC)行为的影响。结果表明:445J2不锈钢在敏化温度为650℃、溶液温度为60℃时,断口表面基本都被腐蚀产物所覆盖,腐蚀情况最严重,表现出最高的应力腐蚀敏感性。

新型奥氏体耐热钢C-HRA-5原位拉伸断裂机理

断裂机理是材料力学性能研究的主要方向之一。为了阐明C-HRA-5钢单轴拉伸断裂机理,通过原位SEM观察拉伸全过程,对该耐热钢内部微裂纹萌生—扩展—断裂进行了深入分析。结果表明,C-HRA-5钢在室温和700℃下都表现出典型的韧性断裂特征。材料断裂主要受到M23C6相和MX相的影响,微裂纹由M23C6相聚集的三叉晶界处萌生。室温时,微裂纹与晶内MX相处裂纹相连,形成穿晶裂纹;高温时,微裂纹在剪应力的作用下形成局部穿晶裂纹,导致材料最终失效。

深冷处理对K6509钴基合金表面性能的影响

研究了K6509钴基合金样品在-196℃液氮中分别深冷24 h和48 h后的表面性能变化,并与未深冷样品进行对比。通过显微组织分析、XRD成分分析、硬度分析等技术手段研究了深冷处理对钴基合金表面性能的影响,并分析了深冷处理和滚磨光整加工后表面粗糙度和形貌的变化。结果表明:钴基合金在深冷处理24 h时,有部分碳化物发生粗化,同时伴随着细小碳化物析出,深冷48 h时细小碳化物减少,碳化物粗化现象消失,显微组织变得均匀;通过XRD图谱发现,深冷过程中相组成没有发生变化,但含M27 C6碳化物的共晶相和含M7C3碳化物的共晶相出现峰移现象,M27C6碳化物相衍射峰强度发生明显变化;延长深冷时间能够显著提高硬度,深冷48 h硬度提高了17.6%;选择合理的深冷时间与滚磨光整加工相结合能显著提高表面质量,经深冷48 h+滚磨光整处理后,表面粗糙度下降最多,Ra由1.215μm降到0.662μm,其表面缺陷明显减少,表面一致性好。

深冷处理对TC4钛合金表面性能的影响

研究了深冷处理对TC4钛合金滚磨光整加工和表面性能的影响。对TC4钛合金试样进行深冷处理,将不同深冷时间下的试样进行滚磨光整加工,根据表面粗糙度确定适合的深冷时间后,对比分析深冷处理前后合金试样的显微组织、显微硬度及残余应力的变化。利用扫描电镜探究了深冷处理和滚磨光整加工后合金试样表面形貌的变化。结果表明,深冷处理12 h后试样表面粗糙度最小,试样组织受到冷缩内应力的作用,α相的比例从未深冷处理的56.45%增加到85.42%,组织变得均匀且致密。试样的显微硬度在深冷处理12 h时最大,比未处理试样提高了3.47%。深冷处理12 h和滚磨光整加工后的试样相比未处理试样表面残余压应力增加26.26%。粗糙度测量和扫描电镜结果显示深冷处理使钛合金试样的可加工性增强,深冷处理12 h的试样经过离心式滚磨光整加工表面粗糙度可从约0.500μm下降到约0.250μm,表面质量明显变好。