材料保护

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曹四龙, 王凌倩, 周健松

材料保护. 2021, 54(3): 1-8. DOI：10.16577/j.cnki.42-1215/tb.2021.03.001

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目前有关NiCrMo合金涂层的高温摩擦学行为和机理研究鲜有报道。为此，利用激光熔覆技术制备了NiCrMo涂层，以研究较广泛、应用较深入的NiCrBSi合金涂层作为对照，通过X射线衍射仪、扫描电镜和Raman光谱仪对涂层的物相组成、微观结构和磨痕形貌、成分进行分析，研究了室温～800 ℃下2种镍基合金涂层的主要磨损机理。结果表明：NiCrMo合金涂层的微观结构主要由单一的γ - Ni固溶体形成的细小树枝晶组成。NiCrBSi合金涂层中较多含量的B、Si和C小原子主要以Cr7C3硬质相和Ni - B - Si共晶组织的形式分布于γ - Ni固溶体中。在室温～400 ℃时，NiCrMo合金涂层发生严重的磨粒磨损和塑性变形，NiCrBSi合金涂层具有更高的显微硬度和抗塑性变形能力，因而表现出更优异的耐磨性。当温度超过400 ℃时，Cr7C3硬质相和Fe2O3的疲劳脱落形成的硬质颗粒加剧了对氧化膜的切削破坏，导致NiCrBSi合金涂层在高温条件下发生严重的磨粒磨损，而NiCrMo合金涂层磨痕表面大量的金属氧化物以及NiMoO4复合物能够形成连续致密的氧化釉质层起到减摩抗磨的作用，因此具有更好的高温耐磨性。

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基于真实组织的模拟技术在热障涂层热导率预测中的应用探索

李勇, 高禄平, 刘福广, 刘刚, 李青

材料保护. 2021, 54(3): 9-14. DOI：10.16577/j.cnki.42-1215/tb.2021.03.002

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孔隙结构是影响涂层热导率的关键因素，采用激光脉冲法对2种工艺参数制备的YSZ热障涂层的热导率进行测试，并利用面向对象有限元分析技术(OOF)研究热障涂层微观结构对热导率的影响，探讨该技术在热障涂层隔热性能研究中应用的可行性和影响因素。结果表明：基于真实涂层组织结构的热导率预测计算结果会受到模拟过程中的边界条件、网格划分方法的影响，通过边界条件的优化，可以获得与真实热导率接近的结果；采用第三类网格进行计算，且采用自由换热传热模型获得的计算热导率更接近于实测值。在工程实践中基于涂层应用工况和性能需求，可采用基于真实组织结构的模拟技术进行涂层材料和工艺的优化。

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CdIn₂S₄/TiO₂纳米复合材料的制备及其对Q235碳钢的光生阴极保护性能

宋维哲, 李红, 崔星强, 李延辉, 程联军, 李俊儒

材料保护. 2021, 54(3): 15-22. DOI：10.16577/j.cnki.42-1215/tb.2021.03.003

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为了提高TiO2的光电转换效率及其在可见光下的光生阴极保护性能，采用水热法在阳极氧化制备的TiO2纳米管上沉积CdIn2S4，制备了CdIn2S4/TiO2纳米复合材料。通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和紫外 - 可见漫反射光谱(UV - vis DRS)分析材料的表面形貌、晶相、元素组成和光响应特征；通过测试开路电位(OCP)、Tafel极化曲线以及电化学阻抗谱(EIS)等方法研究复合材料对Q235碳钢的光生阴极保护效果。结果表明：TiO2纳米管表面成功负载了花簇状的CdIn2S4。在可见光照射下，CdIn2S4/TiO2纳米复合材料可以使Q235碳钢的开路电位明显负移，电位可以降至-1.12 V (vs SCE)，表明将CdIn2S4与TiO2复合后可以明显提升TiO2对Q235碳钢的光生阴极保护性能，这是由于沉积CdIn2S4后，TiO2纳米管对可见光的响应能力显著增强，光电转换效率明显提升。

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双环电化学动电位再活化法评价UNS N08811的晶间腐蚀敏感性

钟强, 钱炯, 周宇宾, 朱建平, 王宝顺, 吕越, 张洁洁, Chun WANG

材料保护. 2021, 54(3): 23-27. DOI：10.16577/j.cnki.42-1215/tb.2021.03.004

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目前对UNS N08811合金晶间腐蚀性能的研究较少。为此，采用双环电化学动电位再活化法(DL - EPR)，表征UNS N08811合金的晶间腐蚀敏感性，研究介质成分、试验温度、扫描速率及钝化回扫电位对测试结果的影响，优选出合适的试验参数(试验介质：0.5 mol/L H2SO4+0.005 mol/L KSCN，试验温度：30 ℃，扫描速率：6 V/h，钝化回扫电位：0.4 V)。使用优化后的DL - EPR法和化学浸泡法测试不同敏化时间对UNS N08811合金晶间腐蚀敏感性的影响。结果一致表明：随着敏化时间的延长，UNS N08811合金晶间腐蚀敏感性逐渐增大；优化后的DL - EPR法可快速定量评价UNS N08811合金的晶间腐蚀敏感性且具有良好的重现性。

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香草醛与氨基酸缩合席夫碱对纯铝的缓蚀作用

李钰莹, 于锦, 孙硕

材料保护. 2021, 54(3): 28-33. DOI：10.16577/j.cnki.42-1215/tb.2021.03.005

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为促进氨基酸类緩蚀剂的研究应用，采用电化学、扫描电镜、能谱分析和动力学方法，研究了香草醛缩L - 赖氨酸与香草醛缩L - 酪氨酸在2 mol/L HCl溶液中对1060纯铝的缓蚀作用与缓蚀机理。结果表明：在25 ℃时，香草醛缩L - 赖氨酸席夫碱和香草醛缩L - 酪氨酸席夫碱可有效抑制纯铝在2 mol/L HCl溶液中的腐蚀，当浓度分别达到2 g/L和4 g/L时，缓蚀效率最好，且均为混合型缓蚀剂。EDS数据表明席夫碱分子中的电负性元素如O、N吸附在1060纯铝的表面。2种席夫碱缓蚀剂通过在1060纯铝表面吸附成膜来增大纯铝的腐蚀活化能值，导致发生腐蚀反应需要克服更高的能垒，有效地减缓了1060纯铝在2 mol/L HCl溶液中的腐蚀速率。

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回火温度对2Cr3Mo2NiVSi钢表面抗冲击磨损性能的影响

李璞, 易旭阳, 游龙, 柳文良, 罗成

材料保护. 2021, 54(3): 34-39. DOI：10.16577/j.cnki.42-1215/tb.2021.03.006

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为了改善2Cr3Mo2NiVSi模具钢表面的抗冲击磨损性能，对2Cr3Mo2NiVSi模具钢进行了不同温度的回火处理。研究了回火温度对2Cr3Mo2NiVSi模具钢的表面抗冲击磨损性能的影响，阐述了2Cr3Mo2NiVSi模具钢在动载冲击条件下的表面磨损失效机理。结果表明：随着回火温度的升高，2Cr3Mo2NiVSi钢的硬度降低，韧性升高，在550 ℃左右出现二次硬化现象，表面硬度最大。冲击磨损失重随回火温度的升高先减少再增加，550 ℃回火态试样的强韧性结合最好，磨损失重最小，强韧性对模具表面的耐冲击磨损性能具有重要影响。随着磨损时间的延长，材料表面的磨损机制首先为轻微塑性变形，随后转变为犁沟切削磨损和黏着磨损，最后转变为疲劳剥层磨损。试验钢受冲击后，400 ℃回火试样表面出现脆性疲劳裂纹，550 ℃回火试样表面出现韧性疲劳裂纹，而650 ℃回火试样的表层金属沿裂纹塌陷挤出。

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海泥电阻率对钢管桩阴极保护效果影响的数值模拟研究

方翔, 张东方, 范志宏, 熊建波

材料保护. 2021, 54(3): 40-45. DOI：10.16577/j.cnki.42-1215/tb.2021.03.007

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海洋环境中，工程钢管桩腐蚀问题严峻。牺牲阳极阴极保护是防止钢管桩腐蚀的有效措施。针对以往钢管桩阴极保护设计未考虑阳极不均匀布置以及海泥电阻率对保护效果影响的问题，通过数值模拟方法，动态研究了保护期内阴极保护效果随阳极溶解的变化。结果显示：由于阳极仅安装在水下区，钢管桩泥下区保护效果相对较差，桩尖更容易出现欠保护。海泥电阻率大小对钢管桩泥下区的保护效果有影响，在相同的阴极保护设计下，海泥电阻率越高，更容易出现欠保护，欠保护区域从桩尖处开始向上发展。

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发动机用NiCoCrSi层表面爆炸喷涂制备8YSZ陶瓷层的组织与性能分析

彭二宝, 马骁

材料保护. 2021, 54(3): 46-50. DOI：10.16577/j.cnki.42-1215/tb.2021.03.008

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为了提高发动机用310S不锈钢的高温氧化性能，首先通过等离子喷涂技术制备NiCoCrSi粘结层，然后采用爆炸喷涂的方式在粘结层表面制备8YSZ陶瓷层，通过试验测试的手段对比NiCoCrSi粘结层和8YSZ陶瓷层的微观组织及1 110 ℃/6 h时的高温氧化性能。研究结果表明：在NiCoCrSi粘结层表面区域形成了许多未熔融或呈现半熔融状态颗粒，粗糙度为7.75 μm；在8YSZ陶瓷层表面区域生成了部分半熔融的颗粒，粗糙度为5.26 μm。各涂层内均形成了致密的组织结构，没有观察到分层和孔洞。各涂层形成了相近的物相成分，都是由γ - AlNi3与β - AlNi 2种物相组成。NiCoCrSi粘结层和8YSZ陶瓷层都形成了相近的质量变化现象，在高温氧化初期20 h内，涂层发生了质量的快速提高。当氧化时间为20～60 h时，氧化增重曲线变得更加缓慢，到50 h时，NiCoCrSi粘结层增量为1.141 mg/cm2，8YSZ陶瓷层增重为1.392 mg/cm2。

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广州市变电站钢构件热镀锌防腐蚀体系分析与探讨

王文君, 孔纲, 赖德林, 车淳山, 李晨涛, 林李波, 蔡蒂

材料保护. 2021, 54(3): 51-57. DOI：10.16577/j.cnki.42-1215/tb.2021.03.009

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为给钢构件提供最佳的防腐蚀保护设计，选择广州区域内具有典型大气环境特点的9个变电站，通过现场大气腐蚀试验，确定了广州腐蚀严重地区属C3级大气环境。考虑到变电站室外设备可能处于泄漏电流、杂散电流与复杂大气环境的协同作用下，对目前变电站主要采用的热镀锌和热镀锌加防腐蚀涂层保护体系进行了实验室模拟带电流中性盐雾加速腐蚀试验、带电流二氧化硫加速试验及紫外光老化试验，结果表明，试样带电流会加速锌层的腐蚀；但对于锌层加聚氨酯涂层的双涂层体系没有大的影响。基于上述试验结果，对C3大气环境下变电站所采用的热镀锌及热镀锌加涂漆防腐蚀体系进行了探讨，结果表明：针对广州C3大气环境，变电站内主要采用的热镀锌体系可能无法满足防腐蚀年限要求，需要适当增加热镀锌层的厚度，或采用在热镀锌层表面再涂装防腐蚀涂层的工艺来进一步提高材料的耐腐蚀性，但在漆层的选择上需要科学合理。锌层上醇酸涂层黏附性差，而丙烯酸涂层或聚氨酯涂层附着力良好。

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关于套管螺纹锈蚀的影响因素与储存脂防锈机理的研究

王先会, 迟玮, 王兆坤, 储友双, 田宁宁

材料保护. 2021, 54(3): 58-63. DOI：10.16577/j.cnki.42-1215/tb.2021.03.010

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在外界环境中水、氧气、电解质、高温等条件的影响下，金属表面发生电化学反应是导致套管螺纹锈蚀的根本原因。为了防止套管因锈蚀而造成的早期失效，通过盐雾试验评定结合室外实际考察，探讨了稠化剂、添加剂等组分以及外界条件对以高碱值复合磺酸钙为原料制得的套管螺纹储存脂防锈性能的影响。结果表明：稠化剂所具有的吸附、增溶、酸中和等特性，是决定储存脂防锈效果的关键因素；进一步复配防锈单剂或复合防锈剂，则对储存脂防锈性产生一定的补强和增效作用。针对我国石油套管的生产和应用现状，研究了套管螺纹锈蚀原因与储存脂的防锈机理，对于防止套管的早期失效具有重要价值和意义。

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风电塔筒材料Q345D合金钢在模拟海洋大气环境下的腐蚀规律研究

徐敬明, 胡杰珍, 邓培昌, 吴敬权, 王贵

材料保护. 2021, 54(3): 64-69. DOI：10.16577/j.cnki.42-1215/tb.2021.03.011

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为准确了解塔筒材料在酸性大气环境下的腐蚀规律并为海上风电塔筒结构防腐优化提供理论依据，利用干湿酸性盐雾试验模拟沿海大气环境，对Q345D合金钢腐蚀24，48，72，96，168，240，360，480 h，研究塔筒材料Q345D钢在该环境下的腐蚀规律。利用X射线衍射仪分析(XRD)、扫描电镜观察(SEM)、通过测定腐蚀失重率、电化学测试等方法对不同腐蚀时间后的Q345D试样进行分析。结果表明：Q345D的腐蚀动力学曲线遵循幂函数规律，随着腐蚀时间的增加，Q345D钢的腐蚀速率呈增长性变化趋势，腐蚀前168 h内，腐蚀速率较快，168～240 h时，腐蚀速率减缓，腐蚀320 h后，速率又开始缓慢增加；Q345D在沿海大气环境下的腐蚀产物主要有β - FeOOH、Fe2O3、γ - FeOOH、Fe3O4、ɑ - FeOOH组成，腐蚀过程中少量ɑ - FeOOH形成减缓了基体的腐蚀速率：带锈Q345D钢自腐蚀电位随腐蚀时间的延长呈现逐渐增加趋势，腐蚀前168 h内，自腐蚀电流密度逐渐增加，腐蚀速率增加，168～240 h内，自腐蚀电流密度减小，锈层保护性逐渐变好，此阶段内腐蚀速率降低，240～480 h内，自腐蚀电流密度增加，腐蚀速率加快。

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海洋环境下锈蚀混凝土的新型电化学除氯工艺参数研究

何浪

材料保护. 2021, 54(3): 70-74. DOI：10.16577/j.cnki.42-1215/tb.2021.03.012

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电化学除氯(ECE)是一种针对锈蚀混凝土的无损处理技术，可以降低钢筋的腐蚀风险，提高混凝土耐久性，但对电化学除氯关键参数缺乏深入研究。为进一步探索电化学除氯技术的关键参数，以不锈钢网为阳极材料，研究了电解液、电流密度和钢筋类型对电化学除氯效率的影响。分别对含有耐蚀钢筋和普通碳素钢筋的混凝土进行了电化学除氯处理，以研究不同种类钢筋对混凝土的除氯作用。采用扫描电子显微镜(SEM)分析了电化学除氯前后混凝土的微观形貌演变。试验结果表明：电化学除氯效率随电流密度的增加而提高，综合考虑后确定最佳的电流密度为2 A/m2。Ca(OH)2溶液作为电解质溶液时，除氯效率最高。同时，试验发现钢筋类型对混凝土的除氯效率没有明显的影响。

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织构化纹理对于45钢摩擦学性能的数值模拟及试验分析

宋文涛, 陈文刚, 谢永, 刘德春

材料保护. 2021, 54(3): 75-80. DOI：10.16577/j.cnki.42-1215/tb.2021.03.013

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为探究不同形式的微织构对于柴油发动机活塞裙部表面摩擦特性的影响，在考虑惯性效应的条件下，基于CFD方法，利用Navier - Stokes方程建立了织构化试样流场的二维仿真分析模型。利用磨床在试样表面加工出规律单向条状纹理，采用激光打标机在45钢表面制备三角微织构凹坑，并在MMW - 1A立式万能摩擦磨损试验机上对织构化45钢进行摩擦试验。织构化流场的数值模拟试验结果表明：在织构化流场存在流体惯性效应，使得流场获得额外的承载力；条状纹理与三角微织构凹坑之间的流场存在惯性效应的“叠加”效应，能够获得更高的承载力。摩擦试验结果表明：带有条状纹理的上试样能够有效降低摩擦过程初始阶段的摩擦系数，缩短摩擦副达到稳定磨损状态的时间。摩擦试验结果较好地证明了数值模拟试验的准确性。

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海洋环境下先进增强结构的环境适应性研究

赵连红, 张红飞, 刘元海, 刘成臣, 王浩伟

材料保护. 2021, 54(3): 81-85. DOI：10.16577/j.cnki.42-1215/tb.2021.03.014

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为开展海洋环境下先进增强结构的环境适应性研究，通过实验室加速腐蚀试验研究了先进增强结构在海洋环境下的耐蚀性，试验包括5个周期的腐蚀环境试验和裂纹扩展试验。研究表明：经过5个周期的腐蚀环境试验后，先进增强结构未出现腐蚀现象，说明先进增强结构腐蚀防护性能满足海洋环境下要求，证明先进增强结构能有效降低裂纹扩展速率。先进增强结构的防护体系满足海洋环境下的腐蚀防护要求，能有效提高损伤容限性能。

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镁锂合金冷喷铝防护涂层的喷丸强化及耐腐蚀性能

鲁飞飞, 康思远, 李长久, 李成新

材料保护. 2021, 54(3): 86-93. DOI：10.16577/j.cnki.42-1215/tb.2021.03.015

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为提高镁锂合金表面冷喷涂纯铝涂层的腐蚀防护性能，在镁锂合金LA43M表面先利用冷喷涂技术制备薄纯铝涂层，再进行喷丸强化处理得到高耐蚀的纯铝涂层。研究了在不同喷丸入口压力下，喷丸撞击基体时动能的变化规律以及单位面积作用喷丸密度对涂层组织形貌的影响。结果表明：在入口压力为1 MPa、喷丸密度为5.00×103个/cm2的条件下，可获得均匀致密且结合良好的纯铝涂层。喷丸强化后的纯铝涂层具有更高的开路电位、更低的腐蚀电流密度，在中性盐雾试验600 h后，表面未发生腐蚀，说明喷丸强化冷喷涂纯铝涂层能够有效保护基体不被腐蚀。

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6061铝合金酒石酸-硫酸阳极氧化工艺研究

刘君, 龚利华, 潘峰, 夏壮

材料保护. 2021, 54(3): 94-99. DOI：10.16577/j.cnki.42-1215/tb.2021.03.016

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为了改善铝合金的耐蚀性，基于L16(45)正交试验，对6061铝合金酒石酸 - 硫酸阳极氧化工艺进行了优选。通过极差、方差分析，结合氧化膜表面形貌观察、厚度测试以及电化学阻抗分析，得出了耐蚀性最优工艺参数，并以此为基础，进一步研究了封孔对耐蚀性的影响。结果表明：以耐蚀性为指标，最优工艺参数为氧化温度20～25 ℃、氧化时间50 min、氧化电压20 V、酒石酸浓度80 g/L，在该条件下，氧化膜厚度为10 μm，阻抗值为4.148×107 Ω·cm2。沸水封孔后，氧化膜中频处的阻抗值从1×(103～104) Ω· width=17,height=8,dpi=110

2提高到1×(104～105) Ω· width=17,height=8,dpi=110

2左右。试验发现氧化膜厚度与耐蚀性之间没有相关性，影响耐蚀性的关键因素是氧化时间和酒石酸浓度。沸水封孔处理有效提高了氧化膜的耐蚀性。

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Ni基Ag-Cu合金电极的制备及其在水杨酸降解过程的应用

宋秀丽, 闫瑞景, 刘宪, 芦宝平

材料保护. 2021, 54(3): 100-105. DOI：10.16577/j.cnki.42-1215/tb.2021.03.017

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为给电极的制备及水杨酸的降解提供一定理论依据，采用电沉积法制备了Ni基Ag - Cu合金电极并应用于水杨酸的降解过程。对不同Ag - Cu物质的量比例的Ni基Ag - Cu合金电极的电化学性能进行了考察，探索了在板间距、外加电压、电解时间等试验条件相同时，不同电解液浓度对水杨酸降解率的影响，比较了电化学氧化降解和声电协同降解效果。结果表明：在温度、电流密度、电极间距、电极材料等试验条件相同，当电沉积液nAg∶nCu=8∶2时，Ni基Ag - Cu合金电极表面形貌良好，对水杨酸的降解率最高。Na2SO4作为电解质时最佳电解液浓度为1.064 g/L，此时对水杨酸的电化学氧化降解率为98.01%，而声电协同降解率为99.89%，协同效应下降解完全程度更高。

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不同镀层热成形钢的涂装性能对比研究

周林, 王辉, 姜进京

材料保护. 2021, 54(3): 106-108. DOI：10.16577/j.cnki.42-1215/tb.2021.03.018

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近年来，镀层热成形钢零部件大量应用于车身，较好的涂装性能是零部件获得良好耐蚀性的关键因素。为此，通过使用涂装模拟试验、扫描电镜、磷化膜重测试、循环腐蚀测试等方法对比研究了锌基镀层热成形钢与铝硅镀层热成形钢的磷化性能及涂装后的腐蚀性能。结果表明：(1)锌基镀层热成形钢的磷化膜较铝硅镀层热成形钢的更均匀，符合当前车厂一般标准要求；(2)锌基镀层热成形钢在电泳涂装后有更好的划痕腐蚀性能。

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水性环氧片状Zn - Al - Mg - Ce防腐蚀涂层的性能研究

张枫, 陈上, 吴显明, 刘晶丽, 龙芮涞

材料保护. 2021, 54(3): 109-112. DOI：10.16577/j.cnki.42-1215/tb.2021.03.019

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为了获得较低合金粉体积浓度的环境友好型的高防腐蚀性能水性环氧防腐蚀涂料，以水性环氧树脂乳液为主要成膜物质，分别采用球形和片状Zn - Al合金粉、片状Zn - Al - Mg - Ce四元合金粉为防腐蚀颜料制备水性环氧防腐蚀涂料，详细考察了防腐蚀颜料种类、颜填料体积浓度(PVC)、硅烷偶联剂和分散剂对涂层耐腐蚀性、硬度以及附着力等的影响，通过对比涂层的综合性能，确定了较佳的涂层配方。结果表明：采用鳞片状Zn - Al - Mg - Ce合金粉较球状和片状Zn - Al合金粉的耐腐蚀性能更好；PVC为28.0%时，涂层具有较佳的综合性能，使用硅烷偶联剂KH - 560能提高涂层的防腐蚀性能，适当的湿润分散剂用量能保证颜填料较好的分散效果。在鳞片状Zn - Al - Mg - Ce合金粉含量12.0%、PVC 28.0%，硅烷偶联剂3.2%、湿润分散剂1.5%条件下制得涂层的附着力等级为1级，硬度达到4H，中性盐雾试验时间达600 h，Tafel曲线的腐蚀电流密度表明其腐蚀速率降低到底材的0.064%，耐水性达到780 h无起泡脱落。

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镁合金汽车轮毂表面转化膜的致密化与耐蚀性能研究

何伟丽, 张庆丰, 睢利铭, 罗新民

材料保护. 2021, 54(3): 113-120. DOI：10.16577/j.cnki.42-1215/tb.2021.03.020

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为了在镁合金汽车轮毂表面制备成本低、环保和耐腐蚀的转化膜，以提升其耐蚀性能，采用扫描电镜、能谱分析仪和电化学工作站等研究了后续致密化处理温度和时间对Mg - 5.2Al - 0.5Mn - 1.8Ca合金表面铈转化膜形貌和电化学性能的影响。结果表明：转化膜经磷酸盐致密化处理后其腐蚀电位正移、腐蚀电流密度减小、极化电阻增大，转化膜的耐腐蚀性能得到增强，且致密化温度为85 ℃时转化膜的耐腐蚀性能最好；随着致密化时间的延长，转化膜的腐蚀电位呈现先正向移动后负向移动特征，腐蚀电流密度先减小后增大，极化电阻先增大后减小，在致密化时间为60 s时，转化膜的腐蚀电位最正、腐蚀电流密度最小、极化电阻最大，具有最佳的耐蚀性能。致密化处理前的原始转化膜的耐腐蚀性能主要与表面裂纹和转化膜结构有关，致密化处理后其耐腐蚀性能主要与新形成的致密CePO4膜层有关；在致密化温度为85 ℃、致密化时间60 s时，镁合金表面转化膜具有最佳的耐蚀性能。

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车用316L不锈钢表面NV复合涂层的结构和耐磨性能分析

张亚标, 李勇峰, 李明

材料保护. 2021, 54(3): 121-125. DOI：10.16577/j.cnki.42-1215/tb.2021.03.021

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为了提高车用316L不锈钢的表面质量，综合运用粉末渗钒以及盐浴渗氮工艺在其表面制备单渗钒、先渗钒后渗氮(N/V)以及先渗氮后渗钒(V/N)涂层，并通过SEM、EDS、XRD、硬度测试仪、摩擦试验机等分析了其微观组织结构和耐磨性能。结果表明：相对单V涂层而言，N/V和V/N涂层(统称NV涂层)的表面更为光滑，主要包含NV(111)与α - Fe 2种物相组织。其中V/N涂层中N元素含量较高，涂层表面富集了大量的Fe。V/N涂层硬度(1 691 HV)高于N/V涂层硬度(1 546 HV)，两者的硬度均比单V层的高，并且涂层硬度均远高于不锈钢基体的硬度。与其他涂层相比，V/N涂层具有更小的摩擦系数(0.26)，可以快速形成稳定磨损状态，其摩擦系数变化曲线相对平缓。V/N涂层与基体形成紧密结合状态，其磨痕深度较低并避免了犁沟的产生。

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炭黑添加量对传感器用CuCr合金表面聚酰胺涂层性能的影响

张月霞, 赵尚丽, 刘志勇

材料保护. 2021, 54(3): 126-130. DOI：10.16577/j.cnki.42-1215/tb.2021.03.022

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为了提高传感器用CuCr合金表面微弧氧化层的耐蚀性能，设置环氧树脂与丙酮比例为5∶3(质量比，下同)，通过控制不同炭黑添加量在微弧氧化层表面制得聚酰胺涂层。采用试验测试的方式分析了各组分对涂层耐蚀能力与导电性的影响。研究结果表明：炭黑颗粒含量为10%时，相邻炭黑颗粒在涂层中形成了更紧密的排列状态，对空隙形成了更紧密的填充效果。当炭黑颗粒加入量提高后，形成了更明显的表面缺陷，涂层中无论炭黑颗粒大小还是数量都明显提高。随着炭黑添加量增大，涂层耐蚀性表现出先增加后降低的变化，而炭黑添加量为10%对改善涂层的耐蚀能力是较优的。采用聚酰胺涂层可以实现对微孔密封的效果，使反应活性点数量减少，有效提升涂层耐蚀能力。炭黑颗粒含量为10%时，涂层方阻减小，同时获得了最小的电阻值，达到了较优的导电性能。提高炭黑颗粒含量后，可以连接成导电网络，从而获得最小的涂层电阻。

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(Ti,Al,Cr)N膜系的研究进展

刘聪, 张钧, 张热寒, 李宁

材料保护. 2021, 54(3): 131-136. DOI：10.16577/j.cnki.42-1215/tb.2021.03.023

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总结了(Ti,Al,Cr)N膜系的沉积方法并讨论了化学成分、N2流量以及基底偏压等工艺参数对薄膜产生的影响，针对(Ti,Al,Cr)N膜系的相组成与膜层成分、抗氧化性、耐腐蚀性、显微硬度、抗摩擦磨损性能以及膜基结合力等方面进行了详细阐述。在此基础上，对(Ti,Al,Cr)N膜系的未来发展进行了展望，以期为多组元氮化物硬质膜的研究提供参考。

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镀锌层表面无铬钝化工艺的研究进展

李会芬, 邹忠利, 李春龙

材料保护. 2021, 54(3): 137-143. DOI：10.16577/j.cnki.42-1215/tb.2021.03.024

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为了开发更加绿色、安全、环保的无铬钝化工艺，从无机盐体系、有机物体系和有机 - 无机复合体系3个方面综述了国内外镀锌层表面无铬钝化工艺的研究进展，指出现有的单一体系无铬钝化液缓蚀效果不佳，采用无机盐复合、有机物复合和无机 - 有机复合的无铬钝化工艺均可提高锌表面耐蚀性，其中复合磷化工艺曾广泛投入工业应用，随着环境意识的提升，其运用范围逐渐受到限制。有机 - 无机复合无铬钝化工艺打破了无铬钝化工艺研发技术的瓶颈，是最有可能取代铬酸盐钝化的工艺。无铬钝化工艺研究仍具有较大的提升空间，开发单一的新型无机、有机缓蚀剂及新型有机 - 无机混合缓蚀剂仍然是镀锌层表面无铬钝化工艺的研究热点。

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油田套管阴极保护技术的应用

刘立, 刘杰, 张永强, 杨志刚, 吕烁, 拓川, 黄国胜

材料保护. 2021, 54(3): 144-148. DOI：10.16577/j.cnki.42-1215/tb.2021.03.025

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油田套管腐蚀是油气开采过程中普遍存在的问题。套管一般深埋于地下，所处的地下环境较为复杂，阴极保护技术可使钢质套管得到保护，从而延长套管的使用寿命。通过一套完整的阴极保护系统技术设计，给出了完整的阴极保护施工方法。通过Beasy软件利用数值模拟技术计算不同阳极埋深对阴极保护电位分布的影响，评价了外加电流阴极保护对井底的保护效果。仿真结果表明：阳极安装在井组中间距离井组横向距离12 m，埋深为100 m，井组可得到良好保护。该技术防腐蚀效果明显，套管腐蚀现象得到显著改善，能满足不同条件下的防腐蚀需求，可在油田开展进一步推广应用。

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铸镁壳体零件封孔修复技术研究

南健, 代雪婷

材料保护. 2021, 54(3): 149-152. DOI：10.16577/j.cnki.42-1215/tb.2021.03.026

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铸造镁合金壳体不同程度地存在缩孔、沙眼等内部缺陷，易出现工作液渗漏。该类渗漏有渗漏量小、渗漏点多、难以精确定位等特点，用焊接等技术难以根本解决问题。针对此问题，采用与壳体相同材料的铸镁合金制作试样，自制封孔剂，使用刷涂的方法封孔，并结合产品特点制定了工艺流程。通过试验表明，试片表面粗糙度越高，封孔剂与基体的结合力越好。封孔后试样的耐油性和耐蚀性都较好。验证性试验证明，封孔后壳体的性能可以满足实际使用的要求。优化后的工艺操作简单，且满足产品质量要求，可直接应用于特殊环境下铸镁合金壳体封孔修理，具有很好的经济效益和技术应用前景。

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腐蚀长度、宽度、深度对带大面积腐蚀缺陷管道应力的影响分析

周利剑, 曹武朋, 卢召红, 魏立新, 朱东林, 闫峰

材料保护. 2021, 54(3): 153-157. DOI：10.16577/j.cnki.42-1215/tb.2021.03.027

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针对大面积片状腐蚀缺陷导致管道破坏的问题，利用ABAQUS软件并结合实际数据，建立不同腐蚀条件下的腐蚀管道模型，采用正交试验法对其应力状态进行分析，将模拟结果与API579准则结果进行比较，验证其准确性。结果表明：腐蚀长度、宽度、深度均对带大面积腐蚀缺陷管道的应力状态产生影响，其中腐蚀深度的影响最为显著，腐蚀长度的影响最小；腐蚀宽度在40°～80°范围内对管线的应力状态影响较大，当腐蚀宽度超过80°时，应力变化趋于稳定；不同腐蚀尺寸参数对管线的应力状态影响程度不同，其中腐蚀深度影响最大，所以在进行管线补强、剩余寿命预估及安全评估时，要重点考虑腐蚀深度的影响。

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亚临界机组吸收塔湍流器腐蚀泄漏原因分析

宋子博, 王智春, 杨海松, 彭波

材料保护. 2021, 54(3): 158-163. DOI：10.16577/j.cnki.42-1215/tb.2021.03.028

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某亚临界机组运行18个月后,吸收塔湍流器发生腐蚀泄漏。通过宏观分析、材料成分分析、显微组织分析、腐蚀产物成分及断口形貌分析等方法探究了腐蚀泄漏的原因。结果表明:该吸收塔湍流器分别发生了两种腐蚀,在TP304不锈钢部分发生缝隙腐蚀,在TP316L不锈钢部分的焊缝部位发生应力腐蚀,并提出了应对措施以避免此类事故的发生。

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某连续催化重整装置加热炉炉管开裂原因分析

王志成, 王一宁, 王步美, 李东阳

材料保护. 2021, 54(3): 164-168. DOI：10.16577/j.cnki.42-1215/tb.2021.03.029

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某连续催化重整装置中反应器上游加热炉的炉管，在服役11 a后产生裂纹引发开裂和泄漏。通过对该炉管的化学成分、室温拉伸性能、高温拉伸性能、金相组织、硬度、断口形貌和腐蚀产物的分析查找开裂原因。结果表明：该炉管的失效为尘化腐蚀所致，炉管内壁渗碳，外壁发生氧化，高温力学性能降低较为明显。

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某天然气管道内腐蚀问题探析

万琼, 李广泽

材料保护. 2021, 54(3): 169-173. DOI：10.16577/j.cnki.42-1215/tb.2021.03.030

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某输气管线自2006年10月投产以来，至今该段管道已经发生5起管道泄漏事件，泄漏点均在管道底部。通过对失效管道的壁厚测量、理化试验、腐蚀产物分析、防腐蚀层测试，并结合施工档案，可认定该管道是由于CO2和细菌腐蚀所造成破坏。通过清管排出管道内壁中残留积水及提高输送管输天然气的洁净度，有效地降低了管道发生内腐蚀的风险。

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2021年, 第54卷, 第3期　刊出日期：2021-03-15

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