镁合金阳极氧化的研究进展与展望

回顾镁合金阳极氧化历史,介绍制备工艺、电解液组成及作用,同时对镁合金阳极氧化机理进行探讨。随着人类环保意识的增强,世界能源的紧缺和氧化设备的不断更新,认为电参数如频率、占空比、电压和电流密度对氧化膜性能的影响、阳极氧化电流效率的测定、氧化膜扩散规律的研究和环保型电解液的开发为未来镁合金阳极氧化研究的重点。

Ti_(0．7)Al_(0．3)N涂层的抗NaCl和水蒸气腐蚀行为

用电弧离子镀方法在1Cr11Ni2W2MoV不锈钢表面制备Ti0．7Al0．3N涂层,研究了涂层在450℃空气中恒温氧化行为和在固态NaCl和水蒸气综合作用下的腐蚀行为．结果表明:Ti0．7Al0．3N涂层在空气中均具有优良的抗氧化能力,而不锈钢在固态NaCl和水蒸气综合作用下的腐蚀严重,施加Ti0．7Al0．3N涂层显著地提高了不锈钢基体的抗腐蚀性能．1Cr11Ni2W2MoV不锈钢由于生成内层富Cr,外层富Fe的疏松氧化物,其在固态NaCl和水蒸气综合作用下发生严重的腐蚀,而Ti0．7Al0．3N涂层生成致密的Al2O3和TiO2的混合物,使其具有良好的抗氧化和腐蚀性能．

电参数对镁合金阳极氧化膜性能影响的研究进展

阳极氧化是提高镁合金耐蚀性的一种有效方法,选择的电参数对氧化膜性能影响很大。介绍了电参数如频率、占空比、电流密度、终电压等的概念,推导了占空比与电流密度的关系,并综述了电参数对阳极氧化膜性能影响的研究进展。随着电子技术在氧化电源上的广泛应用,氧化设备的发展趋势为更加智能化以及频率越来越高。

镁合金阳极氧化膜封孔处理的研究进展

封孔是进一步提高镁合金阳极氧化膜耐蚀性的有效方法,主要方法有沸水、铬酸盐、硅酸盐、磷酸盐、溶胶-凝胶以及有机物封孔,本文对以上几种方法进行了全面综述。鉴于镁合金阳极氧化膜封孔技术目前还不成熟,需加强这方面研究以满足镁合金阳极氧化工业应用。

电流模式对镁合金微弧氧化膜性能的影响

采用Tagnite工艺,研究了3种电流控制方式:恒流、单脉种(正脉冲)以及双脉冲(正、负脉冲)对AZ91HP镁合金氧化膜性能的影响。3种控制方式制得的氧化膜,表面均匀结构致密,双脉冲时单位面积孔的数量最少,恒流和单脉冲没有明显的区别。对比3种氧化膜孔的均匀性,双脉冲最均匀,恒流最差。利用EDS对氧化膜成分进行分析,氧化膜中均含有硅、氧、镁和氟等。盐雾实验表明,双脉冲方式得到的氧化膜耐蚀性最好,恒流方式最差。

AZ91D镁合金化学镀镍前处理工艺及腐蚀行为研究

为了改进传统的镁合金化学镀镍前处理工艺和确定以硫酸镍为主盐的镁合金化学镀镍的最佳工艺。采用碱性焦磷酸盐进行浸蚀代替铬酸浸蚀,去除合金表面的油污和氧化物;然后用氢氟酸溶液进行活化。通过正交试验确定了化学镀镍的最佳工艺。结果表明:采用碱性焦磷酸盐浸蚀的前处理工艺、在最佳施镀条件下镀2h,镀层厚度达到20μm,与基体结合良好;镀层为N i-P微晶,表面平整、致密,磷的质量分数达11.7%。在质量分数为3.5%的NaC l溶液中的动电位极化测试结果表明,镀层可对AZ91D镁合金起到良好的防护作用。

酚醛树脂热降解过程中的结构变化

采用综合热分析对比研究了自制酚醛树脂和商业酚醛树脂的热降解过程,利用固体核磁共振和红外光谱技术研究了热降解过程中树脂结构的变化规律以期指导成炭率高、热稳定性高的新型酚醛树脂的合成。结果表明:酚醛树脂的热降解过程可分为3个阶段:首先是醚键以及未反应的羟甲基等端基的热降解;其次是亚甲基热解断裂为甲基;然后是酚羟基发生脱水环化成炭。其中亚甲基的热解对酚醛树脂的热稳定性及高温下的成炭性能有着至关重要的作用。固体核磁共振比红外光谱更直接,更清晰地反应出酚醛树脂在热降解过程中的结构变化。

酚醛树脂中亚甲基对热降解的影响

将固化后的酚醛树脂在不同温度下进行热处理，对固化后的样品进行热重分析，对热处理后的试样进行傅立叶红外光谱分析．实验结果表明，酚醛树脂的热降解与亚甲基的取代位有关．酚醛树脂中的亚甲基分两个阶段进行热解降，350～450％的温度区间主要是部分邻-邻（0-0’）位亚甲基和邻．对（o-p）位亚甲基的分解，400～620％温度区间为对-对（p-p’）位亚甲基的分解，p-p’位亚甲基比o-o’位亚甲基的起始热分解温度高50％左右．

植酸在镁合金防护中的应用现状

植酸是从谷类作物中提取的无毒有机磷酸化合物,由于它可迅速与Ca2+,Mg2+,Fe2+和Zn2+等金属离子结合形成螯合物,因此可用于金属的防护。本文综述了植酸在镁合金化学转化膜和阳极氧化上的应用。由于植酸环保而且效果好,在镁合金防护上具有较大应用前景。

环保型电解质对镁合金氧化膜性能的影响

采用四因素三水平正交实验,系统研究硅酸钠(Na2SiO3)、植酸(C6H18O24P6)、碳酸钠(Na2CO3)和硼酸钠(Na2B4O7)对AZ91HP镁合金氧化膜性能的影响。结果表明,电解液组成和用量对氧化过程和氧化膜性能影响很大。影响氧化最终电压、氧化膜厚度和耐蚀性的因素从大到小依次分别为:C6H18O24P6>Na2B4O7>Na2SiO3>Na2CO3、Na2B4O7>Na2SiO3=Na2CO3>C6H18O24P6和C6H18O24P6>Na2B4O7>Na2SiO3>Na2CO3。最佳耐蚀性时的环保型工艺配方为:Na2SiO3 8 g/L,C6H18O24P6 5 g/L,Na2CO3 25 g/L,Na2B4O7 10 g/L,并且氧化膜层耐蚀性与厚度之间不存在简单的相关性。

Ti-Ni-Cu形状记忆合金的温度记忆效应

采用差示扫描量热仪研究了Ti50Ni35Cu15以及Ti50Ni45Cu5(摩尔分数,%)形状记忆合金的温度记忆效应。结果表明:温度记忆效应仅在Ti-Ni-Cu合金的逆转变加热过程出现,在单斜结构马氏体与母相逆相变(B19′→B2)及正交结构马氏体与母相逆相变(B19→B2)过程中均能发生温度记忆效应;在随后的完全循环过程中,温度记忆记忆效应不再出现,DSC相变曲线又“恢复”到其原始形态;而在马氏体相变冷却过程中未发现温度记忆效应。分析表明,不完全相变过程中的弹性能再分布是可能的温度记忆效应机制。

环保型电解质对溶液电导率的影响

在含硅酸钠的碱性基本溶液中,研究植酸(C6H18O24P6)浓度对溶液电导率的影响。采用四因素三水平正交实验,研究环保型电解质如氢氧化钠(NaOH)、硅酸钠(Na2SiO3.9H2O)、硼酸(H3BO3)、钨酸钠(Na2WO4.2H2O)、铝酸钠(NaAlO2)和碳酸钠(Na2CO3)对溶液电导率的影响规律。结果表明:随着植酸和硼酸浓度增加,溶液电导率减小;随着NaOH、Na2SiO3.9H2O、Na2WO4.2H2O、Na2CO3和NaAlO2浓度增加,溶液电导率增大。

有机硅聚醚共聚物功能化处理制备多壁碳纳米管悬浊液

以有机硅聚醚共聚物(PSPEO)为分散剂,水为溶剂,超声波作用下对硝酸纯化的多壁碳纳米管、浓硫酸与浓硝酸组成的混酸剪切的多壁碳纳米管功能化处理,分别得到1～2.5mg/mL和3～5mg/mL的多壁碳纳米管悬浊液.所得悬浊液有较好的稳定性,这得益于有机硅聚醚共聚物独特的结构与性能.用TEM,HRTEM,UV-vis,Raman光谱等技术对多壁碳纳米管悬浊液进行表征,结果表明5～10nm的PSPEO覆盖在碳纳米管表面并与碳纳米管强相互作用,实现了碳纳米管的分散.

耐烧蚀酚醛树脂的研究进展

从酚醛树脂(PF)的改性和合成新型结构的PF两方面讨论了PF用作耐烧蚀材料的研究进展。其中PF的改性主要包括有机硅改性、重金属改性、钼酸改性、硼酸改性及胺类改性等;而合成新型结构的PF种类主要有马来酰亚胺官能线形PF、烯丙基官能线形PF、烯丙基-双马来酰亚胺官能线形PF、酰亚胺的酚三嗪树脂、酚三嗪树脂及炔基官能PF等。

植酸对镁合金微弧氧化膜性能影响

在18g／L的碱性硅酸钠溶液中，加入7．5gm的环保无毒植酸，研究它对镁合金氧化膜表面形貌、成分、颜色、厚度以及耐蚀性影响。加入植酸后，氧化膜孔的直径范围由1～5μm增加到1～8μm，但氧化膜表面单位面积孔的个数由0.05个／μm^2减少到0．02个／μm^2。植酸参与氧化膜的形成过程，并使氧化膜颜色随着植酸加入量的增加逐渐加深。植酸使氧化膜的厚度由11gm增加到16μm。浸泡实验表明，植酸可进一步提高氧化膜耐蚀性，产生第一个腐蚀点时间由24h延长到50h。

SiC泡沫陶瓷／SiCp／Al混杂复合材料的导热性能

运用挤压铸造法制备了SiC泡沫陶瓷/SiC颗粒/Al混杂复合材料,研究了温度和SiC泡沫陶瓷体积分数对复合材料热膨胀的影响。结果表明:随着温度的升高,复合材料的热容逐渐增大,热扩散系数、导热系数逐渐减小。随着增强体SiC体积分数的增大,复合材料的热容线性下降,热扩散系数和导热系数均非线性减小。由于混杂复合材料具有独特的复式双连续结构,复合材料的导热系数大于130W/(m.℃)。

碳纳米管负载镍基催化剂上乙炔选择性加氢

分别采用浸渍法、化学还原法和超声辅助的浸渍-化学还原法,制备晶态Ni/CNTs、非晶态NiB和NiB/CNTs催化剂,对非晶态NiB/CNTs催化剂热处理使其晶化。表征了催化剂,并考察催化剂的乙炔选择性加氢性能。结果表明非晶态NiB/CNTs合金的催化性能优于晶态Ni/CNTs以及晶化NiB/CNTs催化剂的性能,其在乙炔选择性加氢反应中有较好的稳定性,连续使用650 min后乙炔转化率达80%以上。乙烷选择性随反应进行逐渐下降,最终趋于7.5%;乙烯选择性随反应进行逐渐上升,最终趋于55%。

电弧离子镀氮化铬涂层的高温氧化

利用电弧离子镀设备在1Cr11Ni2W2MoV不锈钢基体上沉积了CrN涂层,对涂层的抗氧化性能进行了研究。结果表明,CrN氧化生成Cr_2O_3,氧化反应激活能小于Cr和Cr_2N的氧化反应激活能,具有低的氧化速率常数,抗氧化性能良好。氧化过程中发生CrN向Cr_2N的相转交,涂层中大的压应力的存在对这一转变起了关键作用。

基体对镁合金氧化膜性能影响的研究进展

阐述了镁合金应用前景,介绍了阳极氧化特点以及影响氧化膜性能的因素,主要包括基体材料、电参数、电解液的组成及其浓度等.全面综述了基体对镁合金氧化膜成膜过程、成分、表面形貌以及耐蚀性的影响,提出了由于工业上使用的材料绝大多数为镁合金而不是纯镁,因此,开展合金元素对氧化膜性能影响的研究非常必要.

热障涂层与镍基高温合金界面的互扩散行为

综述了热障涂层(TBC)系统的3界面,即陶瓷层/热生长氧化膜(TGO)界面、TGO/粘结层界面及粘结层/基体界面,在高温服役条件下氧化和互扩散行为的研究现状;分析、讨论了控制界面反应和互扩散的3种方法,包括添加Pt/Hf等合金元素、施加界面扩散障及开发新粘结层。指出:粘结层的性能优劣是控制TGO防护性及界面互扩散从而延长TBC使用寿命的关键,而在多种改善TBC界面互扩散方法中,尤以美国和日本科学家研发的连续拓扑密堆积(TCP)型σ相扩散障(如Re-NiI、r-Ta及Ni-Hf等)的性能最优;同时指出采用含Pt-Hf的γ-γ′相合金、或与基体同成分的纳米晶涂层作为新粘结层来控制界面互扩散也有望获得进一步发展。