2023年, 第56卷, 第12期　刊出日期：2023-12-15

  

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轻合金腐蚀与防护专栏
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  基于小样本参数估计的飞机异种金属连接结构加速环境谱

  李一哲, 卞贵学, 黄海亮, 张勇, 王玺

  材料保护. 2023, 56(12): 1-6. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0281

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  自然环境谱和当量折算关系是编制飞机加速试验环境谱的重要输入参量。由于环境数据离散性大、样本数据少,传统的参数估计方法已不适用于自然环境谱的编制。基于小样本参数估计思想,通过Bootstrap数据扩容和灰色置信区间估计编制了某地高置信度自然环境谱;针对飞机典型异种金属连接材料7050铝合金和TC18钛合金开展电化学试验,并基于等电量原则计算了其在加速试验环境温度下的当量折算系数;在此基础上,给出了铝-钛合金连接结构加速试验环境谱,为实现飞机异种金属连接结构日历寿命评定工程化提供参考。
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  典型超强耐热镁合金部件服役环境寿命仿真分析

  黄有旺, 孙晓玲, 杨文锦, 陈慧

  材料保护. 2023, 56(12): 7-11. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0282

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  为研究镁合金在航天飞行器上应用的可行性以及耐腐性能,首先通过电化学试验测得HTM1(航天1号镁合金)与TC4(钛合金)的极化数据,以及HTM1专用电泳漆的阻抗数据,然后采用模拟仿真技术,以极化数据、阻抗数据、老化数据和服役环境为边界条件,仿真分析不同典型超强耐热镁合金结构件在不同服役环境下(服役环境1为0.2 mg/L NaCl盐雾浓度,服役环境2为2.0 mg/L NaCl盐雾浓度)分别服役5.0、10.0和17.5 a后的腐蚀状态。结果表明:在服役环境1和服役环境2的服役过程中,随着服役年限的延长,电泳漆保护性能下降,导致HTM1对TC4的保护效应逐渐增强,但受HTM1表面防护层的影响,保护效果有限,导致TC4也发生一定程度腐蚀;同时,2种结构件中钛-镁电偶对的接触面积不同,造成TC4的受保护程度也不相同,二者的接触面积越大,TC4受保护程度越高。
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  铝制板式换热器表面喷淋结垢行为研究

  于得水, 刘永豪, 赵国栋, 侯岩, 解德甲, 王寒冰, 赵亓新, 齐建涛

  材料保护. 2023, 56(12): 12-18. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0283

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  近年来换热器中闭式循环水系统不断发展,在夏季高温换热过程中,其外部喷淋系统易引起换热器结垢及腐蚀。为了研究喷淋工作溶液在不同pH值及喷淋状态下对换热器的结垢及腐蚀影响情况,设计了浸泡实验、间隔滴定法等实验方法,模拟实际工作环境,通过样板微观表面形貌观察、质量变化、电化学性能测试等表征方法进一步明确了换热器结垢机理。实验结果表明:在短周期加热滴定实验下,pH=5的模拟溶液在动态环境下容易发生反应,在扁管位置易结垢;在浸泡实验、长周期加热滴定实验下,模拟溶液处于相对静态条件,实验样品不易出现结垢,丰富了板式换热器结垢情况的相关研究,为以后板式换热器结垢及腐蚀防护提供了有力依据。
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  含吡啶硫酮锌自抛光防污涂料服役过程防污机理分析

  张凯, 王效军, 桂泰江, 朱永强, 王寒冰, 齐建涛

  材料保护. 2023, 56(12): 19-24. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0284

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  为了探究含吡啶硫酮锌自抛光防污涂料(ZPT-SPC)在服役过程中的成分、pH值以及防污剂吡啶硫酮锌(ZPT)浓度变化,以明确ZPT-SPC服役过程的防污机理,通过SEM/EDS分析了涂料抛光前后截面微观形貌及成分的变化;通过开路电位-pH实验测量涂料划痕微观电位-pH信息的变化;通过拉曼光谱探究服役过程涂料表面ZPT成分及含量的变化。SEM/EDS结果表明,抛光后表面变得更加致密,Zn元素含量下降。需要注意的是,Zn含量远大于Cu含量即ZPT含量远大于Cu2O含量。开路电位-pH测量结果表明ZPT-SPC划痕界面pH值总体呈现先降低后升高的趋势,并最终趋近于原始的pH值。拉曼光谱表明ZPT向外界进行了缓慢扩散使得内部的浓度减小,并在防污涂料内部发生了ZPT转移使成分更为均匀分布,该过程可通过防污剂浓度-颜色灰度关联模型宏观表征。
试验研究
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  Ni掺杂对TiB₂硬质涂层组织结构和力学性能的影响

  叶谱生, 王启民, 张腾飞, 王俊锋

  材料保护. 2023, 56(12): 25-35. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0285

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  TiB2涂层独特的晶体结构和强共价键赋予其超高的硬度和化学稳定性,但也存在韧性差及膜基结合力较差的问题。结合高功率脉冲磁控溅射技术和射频磁控溅射技术制备了Ni掺杂的TiB2涂层,采用SEM、EPMA、XRD、XPS、纳米压痕仪、划痕试验仪、高温摩擦磨损试验机对比研究了不同Ni含量的TiB2-Ni涂层的微观形貌、化学成分、物相结构、力学性能、摩擦学性能等。结果表明:Ni掺杂的TiB2-Ni涂层中,少量Ni元素固溶于TiB2晶格,过量的Ni元素以金属相形式存在,在晶界处形成了纳米复合结构,限制了TiB2晶粒的生长,导致涂层柱状晶细化和纳米化。Ni元素掺杂导致TiB2涂层的硬度与弹性模量明显下降,膜基结合力和涂层韧性随着Ni元素含量的增加持续增加,涂层摩擦系数先降低后升高,磨损形貌显示为磨粒磨损和粘接磨损。TiB2-Ni涂层通过生成Ni金属相,在裂纹扩展时发生形变,以吸收断裂能量来提高涂层韧性,Ni含量为4.9%(原子分数)的TiB2-Ni涂层具有较好的硬度和韧性。
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  氮气流量对CrN-DLC薄膜的摩擦学性能及腐蚀行为的影响

  胡杨, 何沐阳

  材料保护. 2023, 56(12): 36-43. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0286

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  为了促进类金刚石(DLC)薄膜在恶劣的海洋环境中的应用,采用磁控溅射技术在304不锈钢上沉积CrN-DLC薄膜。利用SEM、拉曼光谱仪、XPS、 EDS、纳米压痕仪、摩擦试验机、三维轮廓仪、电化学工作站测试表征了不同氮气流量条件下制备的CrN-DLC薄膜的表面和截面形貌、微观键合结构、化学键状态、成分和元素分布、硬度、摩擦学性能和耐腐蚀性能。结果表明:CrN-DLC薄膜的表面组织结构致密,无明显的缺陷,同时沉积的薄膜均为非晶结构。通入2 mL/min N2时,薄膜的弹性回复率达到55%,表明CrN-DLC薄膜具有良好的韧性,该条件下制备的薄膜在模拟海水中与Si3N4球摩擦的磨损率仅为8.63×10-10 m3/(N·m)。在电化学测试中,所有CrN-DLC薄膜的阳极极化曲线均表现出明显的钝化现象,其中,通入2 mL/min N2时,薄膜的腐蚀电流密度比304不锈钢低2个数量级,表现出良好的耐腐蚀性能。CrN-DLC薄膜的结构设计及元素掺杂能有效提高304不锈钢的减摩耐磨性能及耐腐蚀性能,拓宽了DLC薄膜在海洋环境中的应用。
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  外覆纳米钇稳定氧化锆涂层承烧板的高温防粘结性能研究

  徐志阳, 孔永华, 尹志坚

  材料保护. 2023, 56(12): 44-49. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0287

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  为了提高陶瓷承烧板的高温防粘结性能,采用等离子喷涂技术在刚玉-莫来石陶瓷基体上制备纳米钇稳定氧化锆涂层(n-YSZ)和常规钇稳定氧化锆(r-YSZ)涂层,对涂层进行表面形貌分析及孔隙率测试,采用高温熔滴黏附试验测试涂层的接触角。结果显示:n-YSZ涂层表面形貌更加平整致密且表面孔隙率更低,有利于阻止熔滴的侵入破坏,与BaTiO3熔滴的平均接触角最大且大于90°,可明显改善承烧板的高温粘结损坏问题,延长承烧板的使用寿命。
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  碳化作用下柠檬酸和水玻璃对硫氧镁水泥中钢筋锈蚀行为的影响

  周书夙, 俞高科, 徐之睿, 邱月, 冯凯乐, 薛涛, 巴明芳

  材料保护. 2023, 56(12): 50-57. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0288

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  为了探究碳化作用下柠檬酸(CA)和水玻璃(SS)分别对改性硫氧镁(MOS)水泥基材料中钢筋的锈蚀行为的影响,采用电化学交流阻抗法和钢筋锈蚀仪,测试了分别加入占氧化镁质量分数为0.5%的CA、SS以及CS(CA与SS以1∶2质量比复合)的MOS水泥基材料时在碳化作用下内置钢筋的锈蚀速率和锈蚀程度。结果表明:在碳化作用下,添加CA降低了MOS水泥基材料中钝化钢筋和脱钝钢筋的锈蚀速率和锈蚀程度,其中单掺CA对MOS水泥基材料中的钝化钢筋和脱钝钢筋的阻锈效果最好,单掺SS对MOS水泥基材料中的钝化钢筋没有阻锈作用,而掺加CS对MOS水泥基材料中的脱钝钢筋的阻锈效果一般,对钝化钢筋没有明显的阻锈效果。
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  Z型TiO₂/Au/CdS异质结对304不锈钢的光生阴极保护效果研究

  许守武, 张红兵, 王镜淇, 张凯丽, 都俐俐, 巩大明, 卢贵武, 邱萍

  材料保护. 2023, 56(12): 58-64. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0289

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  为了提高TiO2对304不锈钢的光生阴极保护性能,采用阳极氧化法在Ti片表面制备TiO2纳米带,再使用离子溅射制备TiO2/Au,然后进一步使用连续离子层吸附反应法制备出Z型TiO2/Au/CdS异质结复合膜。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱仪、X射线光电子能谱对所制备膜层的晶体结构、表面形貌、元素分布、各元素的价态以及键能进行分析,使用分光光度计分析膜层的光学性质,使用电化学工作站测试膜层对304不锈钢的光生阴极保护性能。结果表明:TiO2/Au(10)/CdS复合膜对304不锈钢的光生阴极保护效果最好,其开路电位为-1.252 V (vs SCE),同时光生电流密度达到2.697 mA/cm2,是纯TiO2 (0.185 mA/cm2)的14倍。TiO2复合Au和CdS后形成了Z型异质结,这种Z型电荷转移机制可以改变光生电子的迁移路径,能促进光生电子与空穴的分离,因此能够为304不锈钢提供有效的阴极保护。
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  菠菜提取物在柠檬酸体系中对Q235钢的缓蚀性能

  柳鑫华, 王赢, 罗宝晶, 张源, 李繁麟, 刘会媛, 胡海凤, 舒世立, 张青, 王磊, 刘斯瑜, 古林艳, 张国炜

  材料保护. 2023, 56(12): 65-78. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0290

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  为契合绿色植物提取物类缓蚀剂的快速发展,选用菠菜提取物(SPE)作为柠檬酸(CA)环境中对Q235钢的缓蚀剂。通过简单的乙醇回流法提取获得SPE,通过傅立叶变换红外光谱(FTIR)和紫外-可见光谱(UV-Vis)验证了SPE的主要成分及主要成分在CA中的稳定性,采用失重法、动态电位极化(PDP)、线性极化(LPR)、电化学阻抗谱(EIS)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)和接触角测试等方法研究了SPE在0.5 mol/L CA溶液中对Q235钢的缓蚀性能。通过计算研究了温度对活化参数和和吸附性能参数和的影响。结果表明:SPE的主要成分为叶绿素,SPE在0.5 mol/L CA溶液中具有较好的稳定性。SPE明显减缓了0.5 mol/L CA溶液中Q235钢的腐蚀速率,属于抑制阴、阳极的混合型缓蚀剂。随SPE浓度的增大,阴、阳极电流减少,活性腐蚀部位被阻断,腐蚀速率降低,缓蚀效率增大。在温度303 K、SPE浓度2.134 g/L的条件下,根据失重法、PDP、LPR和EIS计算出的缓蚀效率均在80%以上。随体系温度的升高SPE对Q235钢的缓蚀效率降低,但变化较小。与空白体系相比,添加SPE后体系的活化能Ea明显增大。SPE的有效成分在Q235钢表面的吸附符合Langmuir等温式,且以物理吸附为主,属于单分子层的吸附。在0.5 mol/L CA溶液体系中,SPE对Q235钢具有较好的缓蚀性能,是一种在酸洗领域中有着较好应用前景的绿色缓蚀剂,可以为植物提取类缓蚀剂的发展提供一定参考。
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  近中性溶液中X80钢在模拟剥离涂层下的阴极保护行为研究

  胡正阳, 孙东旭, 马贵阳, 刘超广, 朱文浩

  材料保护. 2023, 56(12): 79-89. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0291

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  油气管道采用涂层和阴极保护的方法防止腐蚀,涂层破损剥离处会形成微腐蚀环境,引起管线钢发生腐蚀事故。基于微电极技术研究X80钢在剥离涂层下的腐蚀行为,测量了不同阴极保护电位下X80钢在剥离涂层下NS4溶液中的局部开路电位、电化学阻抗谱和线性极化电阻。不外加阴极保护时,开口处电位最高,电荷转移电阻和线性极化电阻最小,腐蚀速率最快;外加-870 mV阴极保护电位时,开口处电位最低,试件未受到腐蚀,缝隙中间部位的电荷转移电阻和线性极化电阻较高,缝隙底部未受到阴极保护,腐蚀速率最快;外加-1 000 mV阴极保护电位时,随着距开口距离的增大,电位正向移动,电荷转移电阻和线性极化电阻增大,缝隙内处于过保护状态。阴极保护电位不足时,试件在缝隙开口到底部的腐蚀行为存在差异性,增大阴极保护电位可使缝隙内免受腐蚀,但阴极保护电位过高会使缝隙内处于过保护状态。
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  电化学阴极充氢对AZ31镁合金力学性能的影响

  史鑫怡, 宋仁国, 姜波, 王超

  材料保护. 2023, 56(12): 90-95. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0292

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  AZ31镁合金的氢致开裂行为(HIC)会促使结构件突发性脆断,容易造成安全隐患。对AZ31镁合金进行电化学阴极充氢,采用慢应变速率试验(SSRT)、氢含量测量、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)观察等手段研究了其对AZ31镁合金的拉伸力学性能的影响。结果表明:合金试样的力学性能随充氢时间的延长而下降,并且充氢时间越长,氢含量越高。其次,随着充氢的进行,氢在镁合金基体的晶界上扩散,导致晶胞晶格常数增加,进而降低镁合金晶粒的平均结合能和原子间结合力,最终使得AZ31镁合金的氢脆敏感性 (IHE) 增大。
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  高铁列车涂层的抗冲蚀破坏机制研究

  曾明亮, 高方圆, 刘仁, 李光, 夏原

  材料保护. 2023, 56(12): 96-104. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0293

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  针对动车组表面涂层在运行过程中受到微细粒子高速冲蚀磨损的问题,采用有限元数值模拟及冲蚀磨损试验系统研究了微细粒子速度、入射角度、粒子尺寸等对涂层冲蚀磨损率的影响规律,分析了聚氨酯涂层的抗冲蚀破坏机制,主要表现为低角度冲蚀时的微切削及高角度冲蚀时的脆性破碎机制。研究结果表明,涂层的冲蚀磨损率随粒子速度呈现幂增长,冲蚀磨损率在粒子速度从70 m/s变为80 m/s 时增幅达87%;涂层在一定程度上呈现韧性材料冲蚀磨损特性,冲蚀磨损率在入射角15°时达到峰值0.94 mm3/g;在不同粒径粒子垂直入射情形下,涂层均表现出脆性材料的破碎脱落冲蚀磨损机制。模拟计算的仿真结果与试验验证误差仅为7%,表明该模型建立与计算方法具有较高的有效性,可用于简化或替代试验手段,为风沙环境下涂层结构的优化提供依据。
工艺探讨
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  抗渗复合聚氨酯涂层的制备及其防腐性能研究

  孙立伟, 叶西安, 高清春, 马勇, 罗华

  材料保护. 2023, 56(12): 105-111. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0294

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  海洋大气环境下金属腐蚀严重,在该环境下的金属表面施加涂层防护尤为重要。将二维片层状氧化石墨烯与TiO2/SiO2纳米粒子复合制备聚氨酯涂层,并对比研究了采用超声和高能球磨处理的聚氨酯复合涂层对碳钢的防腐行为。在50 ℃条件下进行28 d的5%NaCl中性盐雾实验后,结果显示,与未防护的碳钢对比,高能球磨处理的涂层试样表面未出现明显锈蚀,涂层对金属起到了良好的防护效果。2种处理方法得到的聚氨酯复合涂层在低频阻抗的模值 |Z|0.01 Hz提升了约3个数量级,腐蚀电流密度降低了近4个数量级,且高能球磨比超声处理得到的复合涂层的阻抗模值高2个数量级,腐蚀电流也明显降低。
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  紫铜表面化学镀锡的镀层研究

  孙子文, 袁军平, 赵雪阳, 黄先雄

  材料保护. 2023, 56(12): 112-117. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0295

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  为满足装饰行业中富锡处理的需求,在紫铜表面进行化学镀锡,沉积时间从5 min增至40 min,制备出厚度为0.15～0.76 μm的锡镀层。采用扫描电子显微镜(SEM)分析锡镀层的微观形貌,用X射线荧光光谱仪(XRF)分析镀层的厚度,使用能谱仪(EDS)和X射线光电子能谱仪(XPS)分析镀层的化学元素,通过电化学工作站测试锡镀层的交流阻抗谱和Tafel极化曲线来比较镀层的耐蚀性。结果表明:随着沉积时间的延长,锡镀层表面Sn含量不断升高,镀层增厚,锡镀层表面由大量的SnO2和少量的金属Sn构成。沉积时间对锡镀层的微观形貌和耐腐蚀性能有一定影响;随着沉积时间从5 min延长至40 min,锡镀层的微观形貌发生变化,耐腐蚀性能不断变差,20 min耐蚀性最差,40 min时耐蚀性比20 min略微升高。
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  锡粉含量对无铬锌铝涂层性能的影响研究

  卢泰宇, 郭绕龙, 李艳军, 冯增辉, 汪洋, 刘兰轩

  材料保护. 2023, 56(12): 118-124. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0296

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  为进一步降低锌铝涂层的摩擦系数,在水性无铬锌铝涂层的基础上引入锡粉,通过对涂层的硬度、附着力、抗冲击性、耐盐雾、电化学性能、摩擦系数及微观形貌等方面进行评价分析,探究了不同用量的锡粉对涂层的力学性能、耐蚀性及摩擦学性能的影响。结果表明:锌铝涂层中引入锡粉能有效提升涂层的韧性,当其含量为5%～10%(质量分数)时,涂层的硬度不出现明显下降,且附着力和抗冲击性得到有效提升;锡粉的添加还能改善涂层的润滑性能,降低涂层的摩擦系数,当其含量为10%～20%(质量分数)时,螺纹摩擦系数以及支撑面摩擦系数均可降低至0.15以下;而且,锡粉的加入还可提升涂层的耐蚀性,中性盐雾试验和电化学测试结果均表明,当锡粉含量为10%(质量分数)时涂层的耐蚀性能相对更佳。
综述
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  CrAlSiN纳米复合涂层的最新研究进展

  郭明璐, 范其香, 王铁钢

  材料保护. 2023, 56(12): 125-139. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0297

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  随着工业对切削精度和效率的要求不断提高以及钛合金等难加工材料的出现,具有优异综合性能的新型硬质涂层材料的开发与改性成为研究热点。CrAlSiN涂层因其具有纳米复合结构而表现出超高的硬度,同时具有优异的抗高温氧化和耐磨性能,获得了研究者的广泛关注。本文归纳了CrAlSiN涂层的微观结构、力学性能、耐磨性能、高温抗氧化性、高温热稳定性、耐蚀性和切削性能的特点及相关机制;阐述了涂层中Al和Si含量对其微观结构和性能的影响规律及作用机理;综述了元素掺杂(掺Ti、V、O、Mo等)与微观结构设计(添加过渡层、多层和梯度结构)对CrAlSiN涂层微观结构与性能的影响和作用机制;最后对CrAlSiN涂层的发展与研究方向进行了展望。
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  氩弧熔覆制备钛合金涂层的研究进展

  陈志辉, 孟君晟, 丁皓, 李钦东, 郝晨帆, 陈明宣

  材料保护. 2023, 56(12): 140-147. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0298

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  为使钛合金应对复杂工况的服役环境,应用氩弧熔覆技术对钛合金进行表面改性处理,制备出了弥散分布、结合力强且性能优异的颗粒增强钛基复合涂层;简单介绍了增强颗粒种类,对比了不同增强颗粒在多相复合涂层中的作用;分析了氩弧熔覆工艺参数对涂层增强颗粒组成及分布的影响,并提出高熵、非晶、纳米晶涂层和仿真试验探究工艺参数是未来发展趋势。
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  金属设备用环氧树脂防腐涂料研究进展浅析

  庞惠文, 李响, 邹亚男, 洪念成, 徐增辉, 陈星

  材料保护. 2023, 56(12): 148-156. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0299

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  金属腐蚀严重影响金属设备的使用寿命,涂覆防腐涂料是保护金属设备、延长其使用寿命的有效手段。环氧树脂涂料耐腐蚀性优异且附着力强,是金属设备防腐涂料中应用最为广泛的涂料之一。简要分析了环氧树脂涂料的防腐作用机理,并对近年来国内外环氧树脂防腐涂料的研究进展进行了总结,重点关注了纳米填料改性环氧树脂涂料和水性环氧树脂乳液涂料。同时归纳了现阶段环氧树脂防腐涂料仍需解决的问题,并对未来环氧树脂防腐涂料的改性研究方向进行了展望。
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  碱性锌电池负极优化策略的研究进展：添加剂与表面涂层

  李保元, 邱栋阳, 赵传熙, 袁斌根, 苗鹤

  材料保护. 2023, 56(12): 157-166. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0300

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  碱性锌电池在电化学储能领域占有非常重要的位置。然而,作为碱性锌电池中最为重要的组件之一,锌电极的发展仍然面临一系列问题和挑战,严重影响碱性锌电池的容量和循环寿命。首先介绍了碱性锌电极的工作原理,并对其存在的问题(如析氢腐蚀、表面钝化、枝晶生长等)以及产生的机理进行了深入分析。针对碱性锌电池目前存在的问题,重点综述了应用添加剂和表面涂层策略优化碱性锌电极的研究进展,指出了这2种策略的优点、尚存问题与发展趋势。最后,提出了碱性锌电极未来的研究重点和主攻方向,以期为碱性锌电池负极的研究开发提供重要参考。
实用技术
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  904L超级奥氏体不锈钢焊接接头的耐腐蚀性能研究

  廖雪波, 张度宝, 蒲晶菁, 高超

  材料保护. 2023, 56(12): 167-172. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0301

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  为了研究904L超级奥氏体不锈钢焊接接头在模拟核电厂三回路水环境中的耐腐蚀性能,采用开尔文探针力显微镜(KPFM)和电子背散射衍射(EBSD)技术,结合电化学试验、浸泡腐蚀试验研究了904L焊缝和母材晶界特征分布、表面接触电势差及介质温度对其耐腐蚀行为的影响。结果表明:904L母材具有更高的Σ3特殊晶界,较焊缝具有更好的耐腐蚀性能。焊缝和熔合线表面平均电位差分别为318 mV和295 mV,且局部区域存在电位差低谷,具有更高的电化学活性。母材和焊缝临界点蚀温度(CPT)分别为50 ℃和43 ℃,CPT焊缝<CPT母材。温度的变化对焊缝的点蚀电位(Eb)具有更大的影响,随着温度升高,焊缝点蚀电位Eb急剧降低,腐蚀速率大幅度提高。
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  化学破乳法处理荧光废水的研究

  王志荣, 魏喆, 魏立安

  材料保护. 2023, 56(12): 173-178. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0302

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  航空航天镁合金铸件生产制造企业在对铸件的示踪探伤检测时会产生荧光废水。该废水由矿物油、表面活性剂、荧光剂和多种有机物组成,成分复杂,难以处理。为此,基于化学破乳法,探究高化学需氧量(COD)浓度荧光废水的处理可行性。选用破乳剂种类、破乳剂加药量和pH值进行单因素试验,探究各因素对处理效果的影响,通过正交试验,优选出最佳破乳剂为PR-2破乳剂,使用条件为pH=7、破乳剂投加量为3 g/L;选用搅拌速度、搅拌时间以及沉降时间进行单因素试验,优化破乳反应条件,再通过正交试验,得出破乳最佳条件:以100 r/min的速度搅拌30 min,再沉降30 min。在上述条件下,废水COD浓度从2 406.0 mg/L降到233.8 mg/L,COD去除率达90.26%,处理后废水水质达到“污水综合排放标准”(GB 8978-1996)三级标准。
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  2Cr-1Ni-1.2Mo-0.2V钢在120 mmol/L NH₄H₂PO₄溶液中的腐蚀行为

  王通, 李全德, 李智, 陈瑞芳, 龚显龙, 戴君, 倪荣, 巩秀芳, 隆彬, 孟惠民

  材料保护. 2023, 56(12): 179-187. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0303

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  为探讨磷复肥工业生产余热利用环境对汽轮机转子的腐蚀行为影响,通过失重法、激光共聚焦显微镜(CLSM)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、电化学测试等表征手段,研究了汽轮机转子材料2Cr-1Ni-1.2Mo-0.2V钢在外界温度为25 ℃的120 mmol/L NH4H2PO4溶液中的腐蚀行为与规律。结果表明:2Cr-1Ni-1.2Mo-0.2V钢发生均匀腐蚀,且其腐蚀速率先快速减小后缓慢减小,并逐渐趋于0.2 mm/a 稳定。2Cr-1Ni-1.2Mo-0.2V钢在NH4H2PO4浓度为120 mmol/L,温度为25 ℃环境下的服役寿命为7.5 a。2Cr-1Ni-1.2Mo-0.2V钢在NH4H2PO4溶液中生成的腐蚀产物膜主要由Fe3(PO4)2、FePO4、Fe(OH)3、FeOOH、Fe3O4构成,随着浸泡时间的延长,腐蚀产物膜的覆盖度、致密度和厚度等增大,腐蚀产物膜中Cr出现富集,一定程度提高了材料的耐蚀性。
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  燃气管道整体阴极保护评估方法研究

  华伟, 刘俐俐, 任勇, 孟培彦, 胡学涛, 钱铖, 台宝灿, 何少平, 杨阳

  材料保护. 2023, 56(12): 188-193. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0304

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  及时识别燃气管道整体阴极保护状态,对于提高燃气管道等公共基础设施安全至关重要。提出了一种准确便捷的管段整体阴极保护评估方法——保护电流法,可识别燃气管道整体阴极保护状态,在北京地区土壤环境中选择多种不同数量级电阻率防腐层管道开展馈电试验,明确管道达到临界有效阴极保护[管段最正极化电位-0.85 V(vs CSE)]所需保护电流密度,将现场测试与数值模拟相结合,得出阳极管道间距对保护电流需求值的影响规律。
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  NaCl-Na₂SO₄废盐热处理过程中金属耐腐蚀性探究

  孙胤涛, 殷至豪, 李乾永, 孙哲诚, 刘志英, 徐炎华

  材料保护. 2023, 56(12): 194-199. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0305

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  为探究废盐热化学处理过程中的腐蚀机理,筛选可适用于反应器内的金属材料,选取了316L、Inconel625、Incoloy825、C276、TA2这几种常见的合金材料,在80%NaCl-20%Na2SO4混盐中,于800,850,900 ℃下进行20 h短期腐蚀试验,筛选得到了Inconel625有可能应用于废盐热化学处理装置,并对其进行了10 d的腐蚀试验,通过X射线衍射分析(XRD)、扫描电子显微镜分析(SEM)、能谱分析(EDS)等手段分析腐蚀产物。其主要腐蚀产物为NiO和Cr2O3,腐蚀行为遵循“氧化活化理论”和“酸碱熔融模型”腐蚀机理。