材料保护

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段昭宇, 李长生, 开绍森, 李建

材料保护. 2021, 54(4): 1-6. DOI：10.16577/j.cnki.42-1215/tb.2021.04.001

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为了提高NiCrW基合金的摩擦磨损性能，采用化学镀法制备出了镀层厚度均匀且致密的镀镍石墨，分别以纯石墨和镀镍石墨为润滑剂，NiCrW合金粉为基体材料，通过粉末冶金工艺制备出了力学性能较高且具备较好自润滑性能的镍合金基自润滑复合材料并就不同含量镀镍石墨对材料微观组织及摩擦学性能的影响进行了研究。结果表明∶镀镍石墨由于在基体中具有较好的分散性和与基体较好的结合性，使复合材料的组织结构、力学性能和摩擦学性能均优于添加纯石墨的复合材料。随着石墨含量的增加，NiCrW/石墨复合材料的摩擦系数和磨损率先降低后升高，当镀镍石墨质量分数为3%时，NiCrW/镀镍石墨复合材料的摩擦学性能达到最佳，摩擦系数为0.27，磨损率为3.2×10-5 mm3/(N·m)。

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添加剂N, N - 二乙基硫脲, PEG, Cl^-对高抗拉电解铜箔电结晶行为的影响

杜荣斌, 刘励昀, 吴夏, 刘涛, 陈杨, 陆冰沪

材料保护. 2021, 54(4): 7-14. DOI：10.16577/j.cnki.42-1215/tb.2021.04.002

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为了揭示在复合添加剂影响下铜电沉积的作用机理，通过线性扫描伏安(LSV)曲线和计时电流(CA)曲线研究了添加剂N，N - 二乙基硫脲、聚乙二醇(PEG)和Cl-共存时对铜沉积的影响，同时结合Tafel曲线判断了铜镀层的耐腐蚀性能，并通过SEM表征了铜镀层的微观形貌。试验结果表明：N，N - 二乙基硫脲和PEG可以增大阴极极化、成核数密度和镀层的耐蚀性并减小Cu2+的扩散系数，Cl-主要在复合添加剂中起协同作用。10 mg/L N，N - 二乙基硫脲、10 mg/L PEG和25 mg/L Cl-协同作用时成核方式始终为瞬时成核，成核数密度达到峰值2.816×106 cm-2，可得到平整细致的电解铜箔。

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变温状态下硬质合金涂层的腐蚀及摩擦磨损性能

张帅, 马玉山, 戴万祥, 何涛, 常占东, 刘海波, 贾华, 纪华

材料保护. 2021, 54(4): 15-21. DOI：10.16577/j.cnki.42-1215/tb.2021.04.003

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WC - 10Co4Cr与NiCr - Cr3C2等硬质合金涂层具有很强的防腐蚀性能和耐磨性能，常被应用于各类腐蚀磨损环境中。为研究温度变化对硬质合金涂层腐蚀性能及摩擦磨损性能的影响，采用超音速火焰喷涂工艺在304不锈钢基体上制备了WC - 10Co4Cr和NiCr - Cr3C2硬质合金涂层，利用XRD、电化学测试以及滑动磨损测试等方法，研究了环境温度上升时涂层耐蚀性能的变化，并分析了腐蚀对涂层摩擦磨损性能的影响。结果表明：当环境温度从25 ℃上升至60 ℃后，WC - 10Co4Cr和NiCr - Cr3C2涂层在0.5 mol/L H2SO4溶液中的腐蚀电流密度分别增加了2.7倍和23.9倍。滑动磨损测试中，腐蚀前，WC - 10Co4Cr涂层与蓝宝石研磨球摩擦前后的质量损失为1 mg，约为NiCr - Cr3C2涂层的1/5；腐蚀后，WC - 10Co4Cr与NiCr - Cr3C2涂层磨擦前后的质量损失分别增加了1.9倍和2.9倍。WC - 10Co4Cr涂层的主要失效形式是磨粒磨损，而NiCr - Cr3C2涂层在滑动磨损测试时的主要失效形式为磨粒磨损与黏着磨损并存。腐蚀能加剧涂层的磨损速率，并对涂层在磨合阶段的摩擦行为产生影响。

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焊接工艺对Q345R的硫化物应力腐蚀敏感性的影响

杨全毅, 张朝阳, 刘猛, 刘贤斌, 韩恩厚

材料保护. 2021, 54(4): 22-26. DOI：10.16577/j.cnki.42-1215/tb.2021.04.004

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为了探讨和分析焊接工艺对Q345R的硫化物应力腐蚀敏感性影响成因，在饱和硫化氢NACE A溶液中对手工焊接和氩弧焊打底后手工焊接的Q345R材料进行硫化物应力腐蚀开裂敏感性测试评价，采用SEM和硬度计研究分析了2种焊接工艺Q345R组织和性能的变化。试验结果表明：焊接工艺对Q345R钢的硫化物应力腐蚀开裂敏感性的差异源于工艺差异造成起焊区域形成魏氏体组织与硬度的差异，焊接时引入的焊渣易成为裂纹源，加速了焊接区域在饱和硫化氢NACE A溶液中的敏感性，使之以沿晶开裂方式断裂。

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冷凝器阴极保护效果评估与仿真预测研究

张宇, 刘亚鹏, 李相波, 李开伟, 张繁, 仝宏韬

材料保护. 2021, 54(4): 27-31. DOI：10.16577/j.cnki.42-1215/tb.2021.04.005

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为了评估冷凝器系统的阴极保护效果，建立了冷凝器系统样机，通过试验评估了阴极保护系统的保护效果，然后开展了基于边界元法的冷凝器保护电位仿真与优化，优化计算结果与实测结果相一致，从而利用仿真计算预测了多根换热管系统的保护效果，为实际工况提供指导。样机实测结果显示：端盖和管板的保护电位维持在-600～-610 mV左右，得到完全保护；换热管距离管板处30 cm范围内，其电位小于-450 mV，得到完全保护，距离越远保护效果越弱；实测结果与仿真计算结果偏差最大值不超过15%，表明二者具有较好的一致性，仿真可对实际工况具有指导意义。仿真预测表明，27根管模型的端盖和管板得到完全保护，换热管电位低于-450 mV的长度为16.8 cm；63根管模型的端盖和管板也得到完全保护，换热管电位低于-450 mV的长度为13.0 cm。综上所述，目前的阴极保护方案可有效保护冷凝器端盖、管板和部分靠近管板的换热管；在牺牲阳极的数量固定的前提下，换热管数量的增加会导致其保护距离逐渐减少。

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添加Mo对高铬铸铁组织及亚临界处理硬化作用的影响研究

斯松华, 方继明, 张弛, 许小龙, 许婷, 张澳

材料保护. 2021, 54(4): 32-35. DOI：10.16577/j.cnki.42-1215/tb.2021.04.006

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为提升高铬铸铁的综合性能，以无Mo高铬铸铁和含1.0%(质量分数)Mo 高铬铸铁为研究对象，对比研究了添加Mo元素对铸态高铬铸铁组织结构以及550 ℃亚临界处理对其组织及硬度的影响。研究表明：2种铸态高铬铸铁的主要组成相均为奥氏体、马氏体及(Cr, Fe)7C3，但含Mo高铬铸铁中奥氏体含量明显增多。铸态高铬铸铁均以亚共晶方式结晶，其组织为初生树枝晶固溶体及其间的共晶组织组成，但含Mo高铬铸铁的树枝晶组织发生了明显细化。2种高铬铸铁经过550 ℃下不同保温时间的亚临界处理后均出现了硬化现象，但含Mo高铬铸铁的硬度峰值 (50 HRC) 比铸态硬度提高了31.6%，无Mo高铬铸铁的硬度峰值 (48 HRC) 比铸态硬度提高了14.2%；含Mo高铬铸铁的硬度峰值出现时间 (15 h) 长于无Mo高铬铸铁 (5 h)。Mo元素细化了高铬铸铁的枝晶组织，并提供了其亚临界处理后的硬化效果。

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舰船用金属材料的电偶腐蚀特性研究

武兴伟, 黄璐琼, 孙启

材料保护. 2021, 54(4): 36-40. DOI：10.16577/j.cnki.42-1215/tb.2021.04.007

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由于舰船由多种材料构成，当这些结构材料位于同一体系而未使用电绝缘措施时，极易发生电偶腐蚀。通过筛选舰船常用金属材料，对15对异金属偶对开展电偶腐蚀试验，来获取舰船用金属材料的电偶腐蚀特性。结果表明：TA2与ZTA5作阴极时与其他金属作阴极时相比，阳极腐蚀速率更快，偶合电位较负，且随面积比的增加电偶腐蚀速率呈现加快的趋势；铜合金B10及不锈钢316L电偶腐蚀性相差不大；907与其他金属相连时偶合电位较负，极易发生电偶腐蚀，应注意电绝缘防护。因此钛合金应避免与其他金属直接偶接，907与其他金属相连时必须使用电绝缘防护。

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建筑用Q295B冷喷涂Al₂O₃-Al -xY涂层的耐海水腐蚀性能

杨磊, 朱富丽, 张浩, 白波

材料保护. 2021, 54(4): 41-45. DOI：10.16577/j.cnki.42-1215/tb.2021.04.008

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为了提高建筑用Q295B在海水中的腐蚀性能，通过在粉末中掺入微量稀土元素Y的方式，使冷喷涂Al2O3 - Al涂层获得更强耐蚀能力；并测试分析了加入不同含量(0～0.50%，质量分数)Y下Al2O3 - Al涂层显微组织结构、耐蚀性能的变化。研究结果表明：Al2O3 - Al涂层内形成了许多外形差异较大的颗粒物，Al2O3 - A涂层与Q295B基体之间结合紧密，并形成了明显的过渡界面，同时发现界面组织形成了凹凸不平的结构。加入Y后能够有效降低Al2O3 - Al涂层在海水中的腐蚀程度。对Y含量为0.20%的涂层进行自然海水700 h浸泡处理后获得了更大的阳极极化率，达到最低的腐蚀电流密度。Al2O3 - Al - xY涂层腐蚀产物组织包含Al以及Al2O3，在试验范围内提高Y加入量后，有助于生成更加致密的防腐蚀层。

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油酸咪唑啉缓蚀剂对三高气井碳钢110S管材的生产适应性研究

张智, 吕祎阳, 桑鹏飞, 侯铎, 谢涛, 霍宏博, 李金蔓

材料保护. 2021, 54(4): 46-52. DOI：10.16577/j.cnki.42-1215/tb.2021.04.009

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三高(高温、高压、高酸性)气井极端恶劣的工况条件使井筒管材腐蚀失效问题凸显，对管柱生产安全及其服役寿命构成了严重危害。为此，研究了油酸咪唑啉缓蚀剂在三高气井H2S/CO2多相流腐蚀环境中对碳钢110S的缓蚀性能及其生产适应性。以西南地区某三高气井碳钢110S为研究对象，运用70 MPa、200 ℃高温高压釜开展循环流动腐蚀试验模拟三高气井生产时油管内多相流工况环境，进行腐蚀性能评价。使用SEM观察试验后产物膜的形貌变动特征，借助等温吸附模型探讨了缓蚀机理。结果发现：当缓蚀剂浓度在0～1 150 mg/L之间时，缓蚀剂浓度为650 mg/L时的缓蚀效率最高。当流速较高时，较大的剪切力会破坏吸附膜，从而降低缓蚀剂性能。在该工况条件下,油酸咪唑啉缓蚀剂在碳钢110S表面的吸附行为符合Langmuir吸附等温式。在井筒流速为1.7 m/s时，650 mg/L浓度下该缓蚀剂在气井非积液层段中表现出优异的缓蚀效果，缓蚀效率可达99%；气井一旦产生积液，建议选取合适的排水采气工艺以降低管柱腐蚀，延长管柱服役寿命。

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西北油田钻杆腐蚀疲劳敏感性模拟研究

罗军, 白马, 张悦, 陈超, 桂晶, 高亮, 刘冬欢, 王毛毛, 王修云, 陈迎锋, 孙志刚

材料保护. 2021, 54(4): 53-57. DOI：10.16577/j.cnki.42-1215/tb.2021.04.010

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为明确西北油田钻杆在服役中的腐蚀疲劳风险，主要通过模拟钻杆服役工况的旋转弯曲腐蚀疲劳试验，并结合有限元软件模拟，研究了当钻杆表面存在不同缺陷深度时，钻杆的腐蚀疲劳敏感性的规律。结果表明：在模拟实际钻杆服役工况条件下，当钻杆试样存在腐蚀缺陷深度为0.2 mm、孔径为1 mm的腐蚀圆孔时，钻杆发生腐蚀疲劳风险已显著增加；当只考虑钻杆弯曲载荷对钻杆在实际工况条件下腐蚀疲劳的影响，如钻杆表面缺陷为内部平滑、均匀过渡的椭球型缺陷，对于3 1/2钻杆，当钻杆表面缺陷对应的应力集中系数为1.36时，钻杆在实际工况条件下腐蚀疲劳寿命会大幅度降低，对应的深径比为0.17～0.18。

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Cr₂O₃-Al₂O₃复合薄膜对304不锈钢抗高温氧化性能的影响

马静, 王瑞阳, 温宁, 李建辉, 王建刚

材料保护. 2021, 54(4): 58-62. DOI：10.16577/j.cnki.42-1215/tb.2021.04.011

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电沉积 - 热解法沉积氧化物薄膜是提高材料抗高温氧化性能的重要途径。采用电沉积 - 热解法在304不锈钢表面制备了Cr2O3 - Al2O3单一薄膜和复合薄膜，研究了单一薄膜和不同沉积液浓度制备的复合薄膜在900 ℃下的高温循环氧化行为。氧化动力学曲线、SEM形貌及XRD分析结果表明：电沉积 - 热解沉积薄膜明显提高了304不锈钢的抗高温氧化性能。Cr(NO3)3与Al(NO3)3酒精溶液摩尔浓度比为2∶1制备的Cr2O3 - Al2O3复合薄膜经高温氧化后表面生成了保护性的Cr1.3Fe0.7O3和NiCr2O4氧化层，其氧化增重和氧化膜剥落量分别是未沉积试样的27.3%和17.6%，抗高温氧化性能最佳。复合薄膜降低了合金表面的氧分压，有利于形成保护性的选择性氧化膜，Cr2O3和Al2O3均具有优异的抗氧化性能，而且Al2O3降低了高温下Cr2O3的挥发，因此显著提高了试样的抗高温氧化性能。

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CrAlN纳米复合涂层的组织结构及切削性能研究

王欣, 范其香, 王铁钢, 曹凤婷, 罗忠红

材料保护. 2021, 54(4): 63-68. DOI：10.16577/j.cnki.42-1215/tb.2021.04.012

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目前对CrAlN涂层的研究主要集中在组织结构、力学性能和抗高温氧化性能等方面，对涂层的切削性能研究较少。采用电弧离子镀和脉冲直流磁控溅射共沉积技术制备了一种CrAlN纳米复合涂层，采用XRD、扫描电镜、纳米压痕仪、划痕仪等分析了涂层的组织结构和力学性能。结果表明：CrAlN纳米复合涂层以fcc - (Cr,Al)N相为主，同时含有少量的hcp - AlN相，涂层具有明显的(111)择优取向。由于Al元素的固溶强化效应，CrAlN涂层的硬度高达31.9 GPa。涂层与基体之间结合良好，结合力高达85.6 N。针对45钢切削，测试了CrAlN纳米复合涂层刀具的切削性能，并利用热成像仪测试了切削区温度。测试结果表明：以后刀面磨痕宽度0.3 mm为磨钝标准，CrAlN纳米复合涂层刀具的切削时间明显比无涂层刀具切削时间要长，约为无涂层刀具切削时间的3倍。在切削过程中，涂层刀具的切削温度也更低些。这是因为CrAlN纳米复合涂层中Al固溶于CrN晶格中，通过固溶强化作用提高了涂层硬度，使CrAlN纳米复合涂层具有更高的耐磨性，同时降低了刀具表面的摩擦系数，延长了刀具的使用寿命。

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温度对X65管线钢在压缩机作业区土壤腐蚀行为的影响研究

王宏新, 陈少松, 杨晓岩, 王树军, 崔伟

材料保护. 2021, 54(4): 69-73. DOI：10.16577/j.cnki.42-1215/tb.2021.04.013

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压气站内压缩机作业区的高温环境对管道有腐蚀影响，造成管体失效，然而现有研究很少关注压缩机作业区管道的腐蚀特点和规律。采用埋设试片法并结合管地电位测试、腐蚀形貌观察、腐蚀失重分析和腐蚀产物的XRD测试分析，研究了管道在压缩机作业区70～100 ℃、40～70 ℃和10～30 ℃ 3种环境温度下的腐蚀行为，并探讨了管道在高温环境下的腐蚀机理。结果表明：自腐蚀试片和阴极保护试片均呈现出高温环境腐蚀速率高、低温环境腐蚀速率低的规律；阴极保护试片腐蚀速率低于自腐蚀试片；提高管道的阴极保护，可降低管道在高温环境下的腐蚀。

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凝固冷却速率对2507超级双相不锈钢微观组织的演变及耐蚀性能的影响

沈楚, 邹德宁, 赵洁, 陈阳

材料保护. 2021, 54(4): 74-79. DOI：10.16577/j.cnki.42-1215/tb.2021.04.014

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为探究凝固冷却速率对2507超级双相不锈钢微观组织与耐蚀性能的影响，采用光学显微镜(OM)和扫描电子显微镜(SEM)研究了不同凝固冷却速率2507超级双相不锈钢的微观组织演变规律，并结合Image - Pro图像分析软件与铁素体分析仪，确定了各不同凝固冷速试样组织中的各相含量，得到了凝固冷却速率对σ相析出的影响规律及σ相的析出机理。再采用动电位极化法与交流阻抗谱法研究了各不同凝固冷却速率2507超级双相不锈钢的耐蚀性能。结果表明：试样组织中的σ析出相含量随着凝固冷却速率的降低而增加，试样的耐蚀性能随着凝固冷却速度的降低而减弱。

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超声辅助脉冲电沉积Ni - TiN复合镀层的结合力和耐蚀性

孙垂康, 贾卫平, 周绍安, 俞维文

材料保护. 2021, 54(4): 80-85. DOI：10.16577/j.cnki.42-1215/tb.2021.04.015

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超声辅助脉冲电沉积综合了超声波空化效应的解团聚和搅拌作用以及脉冲电流瞬时电流密度高、电流参数可控等特点，是制备纳米复合镀层的有效方法。采用超声辅助脉冲电沉积技术制备了Ni - TiN纳米复合镀层，并用扫描电镜及能谱分析系统、显微硬度计、划痕仪和电化学工作站研究了Ni - TiN复合镀层的微观结构、结合力和耐蚀性。结果表明:电流密度、脉冲占空比和超声功率对复合镀层中TiN复合量有一定影响。当电流密度为4 A/dm2，占空比为40%，超声功率为300 W时，复合镀层中TiN粒子复合量为9.98%(质量分数)，显微硬度值为741 HV，复合镀层表面晶粒细小、平整致密，复合镀层与基底结合良好，结合力为704.77 MPa；同时复合镀层表现出较优的耐腐蚀性能。

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HVOF和APS喷涂制备掺杂超细Al₂O₃颗粒复合CoNiCrAlY涂层研究

曹彬, 陈雄伟, 孙小平

材料保护. 2021, 54(4): 86-89. DOI：10.16577/j.cnki.42-1215/tb.2021.04.016

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在MCrACY中添加一定量Al2O3可提高其高温磨损性能。为此，将CoNiCrAlY和微米级Al2O3粉末颗粒按比例混合后在密封球磨机里球磨，筛分后得到复合CoNiCrAlY/Al2O3粉末颗粒。分别采用超音速火焰(HVOF)喷涂和大气等离子(APS)喷涂制备复合CoNiCrAlY/Al2O3涂层，并对喷涂粉末及2种涂层的形貌及性能进行了分析表征。SEM分析显示粉末颗粒内部含弥散分布的超细Al2O3颗粒。2种方式制备的涂层都含有弥散分布的超细Al2O3颗粒。HVOF制备的涂层中保留超细Al2O3颗粒较好。APS制备的涂层中超细Al2O3颗粒有所减少，涂层层间形成大量层状氧化物。2种方式制备的涂层中，HVOF制备的涂层硬度、结合强度高。

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成膜温度对镁合金镧盐转化膜耐蚀性的影响

许满足, 邹忠利

材料保护. 2021, 54(4): 90-93. DOI：10.16577/j.cnki.42-1215/tb.2021.04.017

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为了探究镁合金表面单纯镧盐转化膜的最佳成膜温度，采用不同成膜温度在镁合金表面制备了镧盐转化膜，利用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)对膜层表面形貌及成分组成进行观察分析，采用点滴试验和电化学方法对膜层耐蚀性能进行了探究。结果表明：镁合金试样表面生成了镧盐转化膜，不同成膜温度所得试样的表面存在大小不一的裂纹，其中20 ℃获得的镧盐转化膜表面裂纹最少；EDS结果表明镁合金表面形成的镧盐转化膜主要组成为La和O元素，XRD结果表明转化膜主要组成是氢氧化镧；点滴试验结果显示20 ℃获得的镧盐转化膜耐蚀效果最好，电化学测试结果与点滴试验结果存在一致性，相对未处理镁合金试样，自腐蚀电位正移了865 mV，自腐蚀电流密度下降了4个数量级，阻抗模量增加了约4个数量级。

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激光熔覆工艺参数对MoFeCrTiWAlNb高熔点高熵合金涂层组织和性能的影响

汪震, 尚晓娟, 田兴强, 刘其斌

材料保护. 2021, 54(4): 94-101. DOI：10.16577/j.cnki.42-1215/tb.2021.04.018

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为了提高工具钢的重复使用寿命，通过激光熔覆技术在高速钢表面成功制备了MoFeCrTiWAlNb高熔点高熵合金涂层，利用金相显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM/EDS)、显微硬度计等设备，探究了激光功率、激光扫描速率对高熵合金涂层显微组织和硬度的影响规律。结果表明：当激光功率较小时，熔覆层较浅，熔覆层表面出现起球、孔洞等缺陷；随着激光功率的增加，涂层表面形貌更加平整均匀，涂层显微组织由胞状枝晶和颗粒状组织组成，涂层显微硬度先增加后减小。随着激光扫描速率的增加，熔覆层成型质量变差，但涂层组织更加细小均匀，涂层显微硬度逐渐提高。较优的工艺参数为激光功率2.6 kW、扫描速率4 mm/s。

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铝合金表面Ti-Zr转化膜的制备及腐蚀行为研究

钱绪政, 刘炼, 黄锋, 林玉屏, 王利明, 王北极

材料保护. 2021, 54(4): 102-106. DOI：10.16577/j.cnki.42-1215/tb.2021.04.019

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为进一步提高铝合金的耐蚀性，以H2TiF6和H2ZrF6为主成膜剂，六偏磷酸钠为辅助成膜剂，在LY12铝合金表面制备了Ti - Zr转化膜，系统地研究了转化液pH值和转化时间对转化膜耐蚀性的影响。通过SEM、EDX、电化学测试、全浸试验等研究了转化膜表面形貌 - 成分 - 耐蚀性之间的关系。结果表明:转化温度为40 ℃时，最佳转化液pH值为4.5，最佳转化时间为15 min；转化膜层中主要含有Ti、Al、O元素，另含有少量Zr元素，推测转化膜的主要成分为TiO2、ZrO2、Al2O3，生成的连续致密氧化膜能明显抵御Cl-的侵蚀，显著提高其耐蚀性。

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MQ树脂改性UV固化涂料的制备及其在体育器材中的应用

李瀚明, 陈军, 陈星全

材料保护. 2021, 54(4): 107-112. DOI：10.16577/j.cnki.42-1215/tb.2021.04.020

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为促进UV固化涂料在体育器材中的应用，用MQ树脂改性有机硅光固化树脂和聚酯丙烯酸酯齐聚物材料，以此分别制备UV固化涂料，分析MQ树脂对UV涂料的补强效果，并探究其在体育器材中的潜在应用特性。试验采用通过加入不同比例用量的试验原料进行了2组不同改性路线的UV涂料制备，并研究了改性后对样品的铅笔硬度、透光率和水接触角的影响。结果表明：涂层表面硬度方面，MQ树脂改性有机硅光固化树脂会得到增强的效果，而MQ树脂对于聚酯丙烯酸酯的补强效果有限；涂层透光率方面，有机硅改性光固化树脂体系的透光率优于聚酯丙烯酸齐聚物体系，并且涂层透光率随着MQ树脂含量的增加而逐渐降低并趋近于0；涂层亲水性方面，MQ树脂含量一定时，随着有机硅光固化树脂和聚酯丙烯酸酯齐聚物用量的增加，涂层的亲水性增加；改变MQ树脂添加量时，在有机硅改性光固化树脂体系中几乎没有影响，在聚酯丙烯酸酯齐聚物体系中随着MQ树脂用量的增加，接触角度数逐渐减小，涂层的亲水性增加。

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石墨烯含量对烧结铝材料的组织及性能的影响

尚新闻, 崔治勇

材料保护. 2021, 54(4): 113-117. DOI：10.16577/j.cnki.42-1215/tb.2021.04.021

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为了给制造出符合特定要求的石墨烯铝产品提供理论依据，采用放电等离子烧结工艺制备成型石墨烯铝材料，借助扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、电子万能试验机、导电率测量仪等设备对石墨烯铝材料的微观组织、力学性能和物理性能进行了研究。结果表明：采用超声分散和机械搅拌相结合的方法可使镀镍石墨烯均匀分散在纯铝中；随着镀镍石墨烯的含量从0增加到0.87%(质量分数)，石墨烯铝材料的抗拉强度、硬度、导电率和热导率均显著提升；当镀镍石墨烯含量为0.87%时，石墨烯铝材料的抗拉强度达到194 MPa，硬度52 HB，相对于纯铝放电等离子烧结试样分别提高了168%和23%；石墨烯铝材料的导电率达到48.5% IACS，热导率为193.7 W/(K·m)。

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AZ31镁合金表面低偏压磁控溅射TiAlN薄膜的结构与耐蚀耐磨性能

曹慧, 张发, 郭玉利

材料保护. 2021, 54(4): 118-122. DOI：10.16577/j.cnki.42-1215/tb.2021.04.022

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针对镁合金不抗蚀、不耐磨2大问题，采用直流磁控溅射的方法，通过对基体施加偏压调控，在AZ31镁合金表面制备了TiAlN薄膜。借助XRD和SEM等方法研究了薄膜的微观结构，通过电化学工作站和销盘式摩擦磨损试验机评估了薄膜的耐腐蚀和耐磨性能。结果表明：施加偏压后的镀膜基体结构发生很大变化，薄膜由岛状生长模式转变为层状生长模式，由等轴晶转变为柱状晶结构。当偏压增大到-30 V后的薄膜开始在(111)择优生长，薄膜主要为柱状晶结构。镀膜后基体的腐蚀电位明显提高，腐蚀电流密度下降了2个数量级，表明其具有良好的耐蚀性能，-30 V偏压的薄膜的耐腐蚀性能最佳。薄膜的摩擦系数在0.19～0.30范围，磨损率在10-6 mm3/(N·m)数量级，薄膜的摩擦系数和磨损率从小到大对应的偏压依次为-30 V<-15 V<-45 V<0 V。

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车轴上等离子喷涂制备MoS₂-Ag基涂层的组织和摩擦学性能

申祖辉, 胡东方

材料保护. 2021, 54(4): 123-126. DOI：10.16577/j.cnki.42-1215/tb.2021.04.023

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为了确保机械传动部件在高温环境下稳定运行，延长使用寿命，通过等离子喷涂(APS)工艺制备得到MoS2 - Ag涂层，并对比了加入不同含量Ag情况下对涂层耐磨性的影响，探讨了在宽温域区间对涂层润滑性造成的影响。研究结果表明：涂层表面都是由致密组织构成，通过观察涂层截面区域可以发现还存在具有分层结构的等离子喷涂痕迹，涂层与基底结合界面形成了致密组织，没有产生裂纹和微孔。Ag粉在高温环境中已经和MoS2发生了共同沉积，测试发现各涂层的元素组成和喷涂粉末基本一致。增大Ag的含量后，表现出更小的摩擦系数，磨损率较常温时明显降低。当涂层内的Ag比例增大后，在磨损过程中产生了更光滑表面，其中20%Ag涂层的磨损表面达到了最光滑状态，未发生剥落或产生犁沟结构。受到高温作用较易发生高温断裂，从而在高温下能够获得良好的润滑性。

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N/Ti原子比对TiN膜微结构及性能的影响综合分析

彭立静, 张钧, 徐晨宁, 王晓阳, 王美涵

材料保护. 2021, 54(4): 127-132. DOI：10.16577/j.cnki.42-1215/tb.2021.04.024

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TiN硬质膜是很多现有的多组元氮化物硬质膜的基础。N/Ti原子比对TiN硬质膜具有重要影响。结合TiN硬质膜的制备工艺方法，分析了膜层中N含量变化的影响因素及控制方法，详细讨论了N/Ti原子比对TiN膜相组成、硬度、耐摩擦磨损性能、光电性能的影响关系。

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锌铜钛合金的掺杂元素改性及热处理工艺的研究进展

徐英卓, 何亚鹏, 李宵波, 陈胜, 陈步明, 黄惠, 郭忠诚

材料保护. 2021, 54(4): 133-140. DOI：10.16577/j.cnki.42-1215/tb.2021.04.025

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为填补我国铜资源日益稀缺的现状，寻找了一种铜合金的替代材料Zn - Cu - Ti，它具有自清洁、质轻价廉、优良的、安全无毒、延展性、耐腐蚀性等优点。针对目前锌铜钛合金板材存在塑性差，变形困难，温升大，产品性能不易控制等问题，主要介绍了不同掺杂元素(包括Cu、Ti、Mg、稀土等金属元素)对锌铜钛合金的改性情况；同时进一步阐述了不同热处理工艺(包括铸态、均匀化、退火、形变及热挤压变形)对Zn - Cu - Ti合金的微观结构和物理性能的影响规律，并对其当前存在的问题及未来的重点研究方向进行了展望。

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沿海环境铁路接触网碳钢构件腐蚀与防护的应用现状

汪清, 杨佳, 齐福刚

材料保护. 2021, 54(4): 141-144. DOI：10.16577/j.cnki.42-1215/tb.2021.04.026

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简要论述了当前我国电气化铁路接触网碳钢制构件的防腐蚀的标准，分析了沿海铁路接触网碳钢制构件的腐蚀情况，发现部分接触网碳钢制构件采用传统的热浸镀锌工艺进行防腐蚀处理后仍然出现了严重腐蚀现象，这表明热浸镀锌防腐蚀措施已经难以满足沿海铁路接触网的使用寿命需求，必须寻求新的替代方案。在此基础上，研究和分析了接触网碳钢构件的几种防腐蚀体系，认为针对沿海湿热高盐环境，重防腐蚀涂料在接触网碳钢构件的防腐蚀上具有良好的应用前景。

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钻具螺纹表面镀镍钨合金的应用研究

鲁喜宁, 丁洁琼, 余世杰

材料保护. 2021, 54(4): 145-148. DOI：10.16577/j.cnki.42-1215/tb.2021.04.027

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钻具接头失效大多发生在螺纹表面，对螺纹表面镀铜、磷化处理能有效缓解螺纹粘扣，但镀铜、磷化工艺污染严重，为此，在钻具接头螺纹表面制备镍钨合金镀层，研究了表面镀镍钨合金对钻具螺纹性能的影响。试验表明：镍钨合金镀层显微硬度在700～900 HV1 N，为基体材料硬度的2～3倍。镍钨合金镀层厚度在螺纹的牙顶面、牙侧面和牙底面依次降低，呈不均匀分布，对螺纹牙工作时的啮合度有不利的影响；镍钨合金镀层接头在前3次上卸扣试验中发生表面损伤。疲劳寿命试验结果发现镍钨合金镀层试样的疲劳寿命为对照组试样的20%左右。分析认为镍钨合金镀层的非晶结构明显提高了镀层硬度，但塑性变形能力差，降低了材料的疲劳性能，镀层厚度的不均匀导致接头严重粘扣。

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660MW超超临界褐煤锅炉氧化皮成因及防治措施

包永志, 孙雨溪, 胡善为

材料保护. 2021, 54(4): 149-154. DOI：10.16577/j.cnki.42-1215/tb.2021.04.028

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随着我国电力需求的快速增长，火力发电机组逐步向大容量、超超临界燃煤机组发展。然而，锅炉设备受热面蒸汽侧部分管内壁及汽轮机主汽门、调门和主、再热蒸汽管道在高温下被水蒸气氧化，产生的氧化皮脱落堆积，易引起管道堵塞、爆管等危害，从而对锅炉的安全运行造成影响。通过文献检索、试验测试对氧化皮的形成机制、脱落机理进行了深入系统的分析。结果发现，氧化皮生成速度随管壁温度上升而加快，随管材抗氧化性提高而减慢。氧化皮与金属体线性膨胀系数差越大越容易引起氧化皮脱落。基于上述机理，从机组选型及设计调试、运行维护、炉水处理、锅炉控制等4个方面提出了合理的氧化皮防治措施，并在2×660 MW超超临界机组进行了近1 a的实践运行，其高温受热面未发生严重超温和爆管事件，有效地提高了锅炉运行的可靠性和经济性。

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地铁用U型头的开裂原因分析

陈亮, 刘丽, 姚良, 徐浩杰

材料保护. 2021, 54(4): 152-162. DOI：10.16577/j.cnki.42-1215/tb.2021.04.030

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地铁用U型头服役多年后在其表面发现多条裂纹，通过宏观分析、化学成分分析、非金属夹杂物评定、扫描电镜形貌分析和能谱分析以及金相检验对U型头开裂的原因进行了分析。结果表明：U型头为302奥氏体不锈钢，在晶界析出碳化物，导致晶界周围贫铬，产生晶间腐蚀，随着零件运行时间的延长，被腐蚀的晶界作为裂纹源，在Cl-和外力的作用下，产生了应力腐蚀开裂。

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Zn-15%Al-Si高耐蚀镀层生产工艺探讨

金永清, 黎志文

材料保护. 2021, 54(4): 155-157. DOI：10.16577/j.cnki.42-1215/tb.2021.04.029

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为了促进Zn - Al - Si镀层的开发应用，介绍了攀钢Zn - 15%Al - Si镀层的开发情况，探讨了改良森吉米尔法工艺生产Zn - 15%Al - Si镀层时清洗、带钢入锌锅温度、镀液温度、气刀和镀后冷却等环节的工艺控制，通过合理的工艺控制，得到了表面质量良好、锌花均匀的镀层，对于提高钢板耐腐蚀性能和降低锌的使用具有重要意义。

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