大气等离子喷涂Si/Mullite+BSAS/Yb_(2)Si_(2)O_(7)环境障涂层的制备与水氧腐蚀行为

以固相烧结法制备的Yb_(2)Si_(2)O_(7)粉体作为原材料,采用大气等离子喷涂工艺在SiC基体表面制备Si/Mullite+BSAS/Yb_(2)Si_(2)O_(7)三层结构环境障涂层。利用扫描电子显微镜、能谱仪、X射线衍射分析仪、纳米压痕试验机等设备研究涂层的显微组织、相结构和力学性能。结果表明:粉体材料由83%Yb_(2)Si_(2)O_(7)相和17%Yb_(2)SiO_(5)相(质量分数)组成,等离子喷涂获得的Yb_(2)Si_(2)O_(7)层孔隙率为(6.61±0.65)%,涂层结合强度达(22.82±3.55)MPa,涂层断裂韧度达(1.98±0.12)MPa·m1/2。此外,涂层1350℃条件下水氧耦合腐蚀测试结果显示Yb_(2)Si_(2)O_(7)单斜相含量先降低后提高,硅黏结层高温氧化形成的热生长氧化物SiO_(2)与Mullite+BSAS界面相容,未发现Mullite+BSAS与Yb_(2)Si_(2)O_(7)层互扩散现象,硅层的损耗是涂层使用寿命的主要限制环节。

酸性盐雾腐蚀环境下镍铜氮化硼涂层可磨耗性能研究

为研究镍铜氮化硼封严涂层在海洋环境下的腐蚀行为及腐蚀对涂层性能的影响,采用等离子喷涂在TC4基体上制备镍铝底层和镍铜氮化硼面层,并对涂层进行酸性盐雾腐蚀和可磨耗试验,通过XRD和SEM对涂层物相和微观结构进行表征。结果表明:镍铜氮化硼涂层经过192 h酸性盐雾腐蚀后,在腐蚀层下方形成厚度约为100μm的腐蚀致密区,在致密区内部几乎不存在孔洞。腐蚀层表面腐蚀产物主要为NaCuO_(2)和Cu_(64)O。喷涂态涂层的平均叶片高度磨损比(IDR)值为9.76%±0.35%,而腐蚀态涂层的平均IDR值为13.01%±1.6%,说明酸性盐雾腐蚀将降低涂层的可磨耗性能。涂层的磨损机制由塑性变形磨损转变为塑性变形磨损与黏着磨损混合磨损。

钝化处理对0Cr17Ni4Cu4Nb不锈钢在西沙群岛海洋大气环境下耐腐蚀性能的影响

[目的]研究未钝化和钝化处理的0Cr17Ni4Cu4Nb不锈钢在西沙海洋大气环境下暴露1年的腐蚀行为。[方法]采用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、视频显微镜(VM)、X射线衍射仪(XRD)等仪器研究了未钝化和钝化0Cr17Ni4Cu4Nb不锈钢腐蚀后的表面形貌及腐蚀产物的成分。[结果]在海洋大气环境下暴露一定时间后,未钝化和钝化处理的0Cr17Ni4Cu4Nb不锈钢表面均发生了腐蚀,且以点蚀为主,腐蚀质量损失随时间变化的曲线符合幂函数规律,腐蚀产物的主要成分为β-FeOOH。对比腐蚀产物覆盖面积和腐蚀坑深度可知,钝化处理能够提高0Cr17Ni4Cu4Nb不锈钢的耐腐蚀性能,但在西沙海洋大气环境下服役时不能提供长期保护。[结论]应探索新的防护手段来提高0Cr17Ni4Cu4Nb不锈钢在海洋大气环境中的耐腐蚀性能。

CVD关键工艺参数对(Ni,Pt)Al涂层高温防护性能影响

采用化学气相沉积(CVD)工艺,在不同沉积温度和沉积真空度下分别在镍基单晶合金上制备了三种(Ni,Pt)Al涂层,研究了CVD关键工艺参数对(Ni,Pt)Al涂层高温防护性能的影响。借助X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)等表征方法系统分析了三种(Ni,Pt)Al涂层的相结构、显微组织和化学成分。结果表明:在同一沉积真空度下随着沉积温度升高,涂层衍射峰向大角度方向偏移;在同一沉积温度下随着沉积压力变大,涂层衍射峰向小角度方向偏移;随着沉积温度和沉积压力的同时提升,涂层表面的晶粒尺度呈现增大趋势,涂层厚度也随之增加;经1100℃/250 h静态氧化和900℃/100 h燃气热腐蚀性能评价后,沉积温度为1080℃且沉积真空度为300 mbar的涂层样品,其氧化动力学增重值均小于其他两种涂层样品,该工艺制备的涂层高温防护性能最佳。控制涂层表面局部位置氧化膜内显微裂纹的过早萌生与滋长行为,以及降低燃气热腐蚀诱发的非稳态氧化膜脱落残留的凹坑数量是改善(Ni,Pt)Al涂层高温抗氧化腐蚀性能的CVD工艺优化方向。

酸性盐雾腐蚀对铝硅聚苯酯可磨耗封严涂层组织结构与力学性能影响

为研究铝硅聚苯酯(AlSi-PHB)可磨耗封严涂层在海洋环境下的腐蚀行为及腐蚀对涂层性能的影响,在TC4基体上利用等离子喷涂技术制备AlSi-PHB涂层可磨耗封严涂层,利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等测试方法,开展192 h酸性盐雾试验、硬度试验、结合强度试验,对涂层腐蚀前后的腐蚀形貌及腐蚀机理、涂层结合强度和硬度的变化进行研究。结果表明,经酸性盐雾试验后,涂层表面结构被完全破坏,涂层内部出现了较大的横向裂纹及腐蚀区域,主要腐蚀产物为Al(OH)_(3)。涂层内部孔隙的存在为腐蚀行为发生提供了场所,腐蚀介质Cl-通过孔隙侵入到涂层的内部,在“闭塞电池”的作用下,涂层内部发生更加剧烈的腐蚀。腐蚀前后,涂层的平均硬度从(65.2±10.7)HR15Y下降到(59.6±8.5)HR15Y,平均结合强度从(11.3±1.1)MPa下降到(1.7±0.6)MPa,对涂层服役可靠性产生了影响。

酸性盐雾腐蚀后镍硅氮化硼涂层的可磨耗性能转变研究

采用大气等离子喷涂制备镍硅氮化硼(NiSi-BN)可磨耗封严涂层并进行酸性盐雾192 h腐蚀处理。对腐蚀前后涂层的组织结构、硬度、结合强度进行分析。采用高温超高速可磨耗试验机研究腐蚀前后的涂层在650℃下与GH4169叶片的可磨耗刮削行为的差异性。研究结果表明:酸性盐雾腐蚀后NiSi-BN涂层的平均硬度由(11.9±0.40)HBW升高为(18.2±1.7)HBW,平均结合强度为变化不大,为(6.7±1.5)MPa,IDR值由腐蚀前10.77%±0.74%升高至26.70%±4.60%,酸性盐雾腐蚀192 h后NiSi-BN涂层的可磨耗性能出现明显下降。这主要是由于腐蚀区域涂层的硬度较高,造成叶片的磨损高度由腐蚀前的(0.05±0.01)mm增加至腐蚀后的(0.12±0.03)mm,对偶叶片与涂层间的摩擦作用更为剧烈,进而腐蚀态涂层的IDR值出现升高,涂层的可磨耗性能降低。

ZM6镁合金的冷喷铝涂层工艺及耐腐蚀性能研究

为提高镁合金的耐腐蚀性能,在ZM6镁合金基体上采用冷喷涂工艺制备铝涂层,研究了冷喷涂工艺参数(气体温度和压力、喷枪距离及压力)对铝涂层质量的影响,得出最佳工艺参数并利用该最佳工艺参数制备出铝涂层进行盐雾试验。试验结果表明:冷喷涂铝涂层的最佳工艺参数为:温度310℃、气体压力2.0 MPa、喷涂距离20 mm、基板相对移动速度30~50 mm s。冷喷涂铝的薄涂层盐雾腐蚀的腐蚀产物为Al_(2)O_(3)、Al(OH)3、Mg(OH)_(2)和MgCl_(2)。随着时间的增长,薄铝涂层被击穿并与镁合金发生电偶腐蚀,加速了基体的腐蚀。冷喷涂铝的厚涂层由于表面形成致密而连续的氧化膜,阻碍了腐蚀介质的侵入,对镁合金基体产生了较好的防护作用。利用最佳工艺参数制备的冷喷涂铝的厚涂层耐盐雾时间超过1200 h。

TC4钛合金厚板电偶腐蚀与防护研究

目的研究TC4钛合金厚板与铝合金、钢之间发生电偶腐蚀的敏感性。方法通过测定TC4钛合金厚板与铝合金、钢组成的电偶对的电偶电流方法,研究TC4钛合金厚板与上述异种材料之间发生电偶腐蚀的敏感性。结果 TC4钛合金厚板与铝合金、钢接触时极易发生电偶腐蚀,不能直接接触使用,必须采取有效的防护措施。对钛合金和铝合金进行阳极氧化处理,可降低电偶腐蚀敏感性;对钛合金进行阳极氧化处理,同时对钢进行电镀镉-钛处理可以在一定程度上降低电偶腐蚀敏感性。结论 TC4钛合金厚板与铝合金及钢的电偶腐蚀敏感性高,表面处理可以有效降低异种材料的电偶腐蚀敏感性。

舰载飞机腐蚀控制与防护技术

分析了舰载飞机高温、高湿、高盐雾的服役环境特点,并阐述了舰载飞机易发生的腐蚀问题,提出了舰载飞机腐蚀防护与控制的研究思路,并对舰载飞机先进腐蚀控制与防护技术进行了总结,包括结构防护设计、选用综合性能优良的耐蚀材料、防护技术、舰上腐蚀控制维护/维修技术等。总结了舰载飞机全面腐蚀控制研究重点发展方向及建议。

典型航空有机玻璃在实验室加速条件下的老化规律

针对典型航空有机玻璃YB-DM-11开展热空气老化、紫外老化、盐雾试验等,通过分析拉伸性能、透光率、抗应力银纹强度等随试验时间的变化,总结典型航空有机玻璃在实验室加速条件下的老化规律。结果表明:YB-DM-11的拉伸强度在95℃热空气老化和紫外老化条件下出现了总体上升趋势,而在盐雾试验条件下出现了下降,影响的拉伸强度加速老化条件的显著性排序为:盐雾试验,紫外老化,95℃热空气老化;YB-DM-11的抗应力银纹强度在95℃热空气老化条件和盐雾试验条件下,其抗应力银纹强度随老化时间呈现出显著上升趋势,而在紫外老化条件下,其抗应力银纹强度随老化时间在总体上升趋势中有一段下降,影响的拉伸强度加速老化条件的显著性排序为:紫外老化,盐雾试验,95℃热空气老化;透光率受实验室加速老化条件影响不大。

海洋环境对直升机基础产品腐蚀行为影响研究

目的 研究螺栓、卡箍等直升机基础产品在海洋大气环境下腐蚀和力学性能随时间的变化规律,采用结构模拟连接件,验证直升机防护体系对基础产品的防护效果。方法 通过将螺栓、卡箍和连接件在外场暴露不同时间,在此期间定期对试验件表面状态和力学性能进行测试,分析海洋环境对直升机基础差的影响和机上防护方法的可靠性。结果 经过2a腐蚀后,螺栓表面发生了明显的腐蚀,但是腐蚀深度不大,抗拉强度维持在18.3 MPa,剪切强度从27.99 MPa下降到26.52 MPa。卡箍发生了腐蚀,橡胶材料老化严重,推出力降低80%,基本丧失锁紧性能。有涂层保护的典型连接件,表面厚度为66 mm,色差为0.3,光泽度变化1%,各项参数与未暴露时相比变化不大。结论 在海洋大气环境下,螺栓、卡箍等在未采取防护措施的情况下不建议使用,机上采用的防护措施有效,可对基体起到很好的保护作用。

超高强度钢高速火焰喷涂防护涂层在周期浸润试验条件下的腐蚀变化规律研究

研究了Aer Met-100钢高速火焰喷涂WC-10Co-4Cr涂层试样在周期浸润试验条件下的腐蚀变化规律。SEM和EIS的测试结果表明涂层试样在周期浸润试验前期呈现出明显的腐蚀失效现象,而在试验中、后期的腐蚀特征变化相对平稳。

17-4PH不锈钢无氰镀银封闭处理的耐腐蚀及抗微动磨损性能

对航空发动机零件用17-4PH不锈钢表面无氰镀银后再封闭处理。通过酸性盐雾试验研究了无氰镀银+封闭处理试样的耐蚀性,并与氰化镀银,等离子喷涂CuNiIn涂层和CoCrAlYSi-hBN(六方氮化硼)复合涂层,以及空气喷涂干膜润滑涂层(DFL)的试样进行对比。在高温微动磨损试验后,采用白光干涉仪、扫描电子显微镜和能谱仪分析了上述5种防护层的摩擦因数、磨损率、磨痕微观形貌及元素分布。结果表明,无氰镀银+封闭处理试样具有最佳的耐腐蚀和抗微动磨损性能。

不同温度下DD6单晶高温合金的燃气热腐蚀行为研究

目的研究DD6高温合金在650、800、950℃等3种典型温度的燃气热腐环境下的耐腐蚀性能。方法采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)等测试方法,研究不同温度下DD6高温合金的热腐蚀行为。结果与结论随着温度的升高,合金的腐蚀速率呈逐渐增加的趋势。当温度为650、800℃时,合金的腐蚀速率较小;当温度为950℃时,表面腐蚀产物明显剥落,腐蚀程度明显增加。在650℃下,DD6合金的腐蚀层较薄,主要为NiO、Al2O3等氧化物。在800、950℃下,腐蚀层分为2层,外层由2部分构成,最外侧为一薄层NiO和Co3O4等的混合物,次外层为相对疏松的NiO,内层为Al2O3和Cr2O3构成的相对致密的腐蚀层。腐蚀层下方的基体中,出现了γ'相退化区,并且出现了明显的内硫化现象,加剧了热腐蚀作用。

钛合金紧固件用铝涂层抗电偶腐蚀行为研究

目的研究铝涂层对钛合金紧固件连接铝构件时抗电偶腐蚀的作用。方法采用电偶腐蚀电流、开路电位、极化曲线、电化学交流阻抗等电化学测试技术,分析评价了钛合金紧固件表面用铝涂层的抗电偶腐蚀性能。结果无涂层TC4钛合金和2024铝合金组成的电偶对存在严重的电偶腐蚀;TC4钛合金表面制备铝涂层后,自腐蚀电位从-267 V升高到213 V,表面电阻从771.6Ω升高到2.59×10~8Ω,与2024铝合金组成电偶对的电偶电流密度从80.51μA/cm^2下降到0.45μA/cm^2,其电偶腐蚀等级为B。结论铝涂层可以有效地防止电偶腐蚀。

防护性有机涂层失效研究的发展趋势

结合目前国内外防护性有机涂层失效研究现状,总结了该领域在环境因素的协同作用,力学因素对涂层耐久性的影响,综合评价涂层防护性能的表征方法和预测涂层失效的数学模型等方面的若干新进展。扼要叙述了该领域当前的主要研究需求,提出了针对未来研究工作的若干建议,包括应更重视环境因素之间的相互作用,通过叠加不同环境因素的加速模拟试验研究环境因素在涂层失效中的协同效应。研究不同形式、不同大小的载荷对涂层失效机理的影响,研究力学因素、老化因素和腐蚀过程在涂层失效中的交互作用。利用涂层防护性能物理、化学参数的测量结果建立预测涂层防护性能下降的数学模型,以实现涂层性能评价和涂层寿命预测。

硼酸-硫酸阳极氧化2A97Al-Cu-Li合金在热带海洋大气环境中的初期腐蚀机理

采用光学显微镜、扫描电镜、能谱仪、电化学阻抗谱测试结合超薄切片,分析阳极氧化2A97Al-Cu-Li合金在大气腐蚀前后的微观形貌、化学成分及电化学性能。结果表明:在不同温度利用含有硼酸-硫酸或酒石酸-硫酸组合的电解液生长膜层时,硼酸添加和较高温度允许较大的电流密度通过,使膜生长加速;对于不同电解液,孔的几何构形和结构相似;硼酸-硫酸阳极氧化试样在热带海洋大气环境中暴露1个月后,出现主要由O,Al,Cl,Cu组成的分散性黑色锈斑,表面产生白色沉淀;随着户外暴露时间的延长,合金发生严重的点蚀并深入合金内部,腐蚀的扩展与θ相粒子有关。

CeO_(2)颗粒对7075铝合金微弧氧化膜生长行为及耐磨/耐蚀性能的影响

目的通过CeO_(2)颗粒复合,进一步改善铝合金微弧氧化膜的耐磨和耐蚀性能。方法在硅酸盐-磷酸盐电解液体系中加入CeO_(2)颗粒,利用微弧氧化技术在7075-T6铝合金表面制备CeO_(2)颗粒复合氧化膜;从氧化电压、放电行为及膜层厚度的变化规律探讨CeO_(2)颗粒含量对微弧氧化膜生长过程的影响;通过扫描电子显微镜、动电位极化曲线、球-盘磨损试验等研究电解液中CeO_(2)颗粒浓度对微弧氧化膜微观结构、耐磨性能和耐蚀性能的影响。结果通过CeO_(2)颗粒的复合,改变了铝合金微弧氧化成膜过程的能耗分布,加速了微弧氧化膜的放电击穿。CeO_(2)颗粒复合会使膜层的生长速率有所下降,但氧化膜的致密性、均匀性及膜基的结合强度得到明显改善。CeO_(2)颗粒主要以熔融和嵌合等方式存在于氧化膜中。相较于普通微弧氧化膜,复合膜的摩擦因数普遍降低了约0.2,比磨损率也更低,耐磨性更佳。此外,复合膜呈现出更好的耐腐蚀性,其自腐蚀电流密度至少下降了50%,且在模拟海水中浸泡2000 h后腐蚀增重更小、腐蚀更轻微。在电解液中加入10 g/L的CeO_(2)颗粒时,所得复合膜的综合性能较佳。结论CeO_(2)颗粒复合以熔融或嵌合的方式沉积到铝合金微弧氧化膜中,有效减少了膜层的微孔等缺陷,提高了膜层的致密性和硬度,改善了膜层的耐蚀性和耐磨性。

脉冲激光处理等离子体冲击-空化原理的间接验证和理论应用

提出等离子体冲击-空化双物理效应耦合强化原理,在液体约束脉冲激光冲击中空化效应存在的合理性有待证实。选择XRD测试方法和较易获得衍射峰的304不锈钢,定量检测和表征单脉冲激光作用区域的残余应力分布。试验结果与文献分析表明,激光冲击强化的不同工艺条件导致等离子体冲击与空化两种应力效应的强度匹配不同,无涂层飞秒激光冲击应力效应的主要来源是空化效应。激光脉冲宽度以及吸收层和约束层等工艺参量的实际作用影响或决定脉冲激光表面处理的材料改性原理。

Al-Cu-Mg系铝合金耐环境腐蚀性能研究

目的研究2D12铝合金耐环境腐蚀性能。方法对不同规格的Al-Cu-Mg系2D12铝合金的耐环境腐蚀性能包括晶间腐蚀、剥蚀性能以及抗应力腐蚀性能,按照标准试验方法进行测试、分析、评定试验数据。结果得到了不同规格2D12铝合金晶间腐蚀深度、剥蚀等级、应力腐蚀断裂时间及KISCC等。自然时效状态2D12铝合金具有晶间腐蚀倾向,最大晶间腐蚀深度为0.18 mm。不同规格2D12铝合金抗剥落腐蚀性倾向不同,从P级到EC级。2D12铝合金材料的拉伸应力腐蚀断裂寿命随试验应力的增加而降低,两种薄板(δ=1.5 mm和δ=2.0 mm)和型材(EL2805)临界应力腐蚀门槛值分别为160,140,230 MPa。2D12铝合金在S-L和S-T方向的应力腐蚀开裂门槛应力强度因子分别为22.6 MPa·m1/2和27.1 MPa·m1/2。结论 2D12铝合金抗应力腐蚀测试结果表明,S-L方向比S-T方向的抗应力腐蚀的性能低,其应力腐蚀开裂门槛应力强度因子与C环应力腐蚀结果一致,断口呈现典型的沿晶断裂应力腐蚀脆性断裂特征。