2023年, 第56卷, 第6期　刊出日期：2023-06-15

  

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超浸润涂层在材料保护中的应用专栏
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  润滑液体注入的多孔表面在金属防腐蚀的应用进展

  朱雪丹, 姚亚丽, 李杰辉, 何金梅, 屈孟男

  材料保护. 2023, 56(6): 1-13. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0128

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  以猪笼草为仿生原型的润滑液体注入的多孔表面(SLIPS)是将润滑剂注入具有低表面能的粗糙多孔结构形成的超光滑表面。由于SLIPS润滑层优良的阻隔效果而在金属防腐蚀领域有较好的应用前景。介绍了SLIPS的构建机理并从基材直接结构化处理、原位生长和涂层处理3方面对SLIPS在金属表面的制备方法进行了归纳;对SLIPS在铝、铜、镁、钢4种不同金属表面的防腐蚀应用进行了综述;指出了应用于金属防腐蚀的SLIPS材料存在的不足并对其发展趋势进行了展望。
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  浸润性材料用于含油废水处理的研究进展

  梁友乾, 骆文佳, 侯铎

  材料保护. 2023, 56(6): 14-21. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0129

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  材料表面的浸润性对于分离混合物/乳液(如油与水或相反的水与油)极其重要。超浸润材料的发展已经显示出具有从油水乳液中回收水的巨大潜力,同时提供最大的抗污垢性能。在工业生产过程中,石油和天然气工业不断产生大量的废液,这些废液排放在水中导致水体污染,已经严重影响了人类社会的发展。因此,急需一种高效的技术来处理工业生产过程中产生的含油废水。在多种分离技术中,膜基分离技术已用于分离含油废水中的油水混合物/乳液。从亲水性、疏水性和超浸润性3个方面系统阐述了浸润性材料的性质及其在含油废水处理领域的相关应用;总结了浸润性改变在含油废水处理方面的不同作用;最后,指出了浸润性改性的重要性、面临的挑战和未来前景,以为浸润性改性的选择和设计提供必要的指导,并为含油废水处理的应用和发展提供支持。
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  无氟铜基超疏水表面的制备及其耐腐蚀性能研究

  李雪伍, 段世龙, 石甜, 梁靖松, 施卫

  材料保护. 2023, 56(6): 22-26. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0130

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  腐蚀失效是制约铜基金属材料应用和发展的瓶颈。超疏水表面作为一种耐腐蚀性功能改良新技术,为解决铜金属腐蚀问题提供了有效途径。通过电火花线切割加工-硬脂酸表面修饰制备了超疏水铜表面,采用扫描电镜观察了其表面微观形貌,借助视频光学接触角仪测量其润湿性能,进一步通过电化学工作站对其腐蚀行为进行测试。结果表明:铜表面微米条形-纳米钟乳岩状分级复合结构被成功制备,并且该复合结构表面表现出优异的超疏水特性。此外,与基材相比,所制备的表面的耐腐蚀性提升了99.35%,并对该超疏水表面的防腐机理进行了系统研究分析,发现微纳复合结构的形成可有效捕获空气在试样表面形成固-气-液界面,其空气层的存在进一步阻碍了基底与电解质之间的电子传递和物质转移速度,从而抑制了基体电化学腐蚀速率,使得超疏水铜试样耐腐蚀性能显著提高。该方法简单高效用途广泛,制备过程环境友好,可适用大规模生产。
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  超浸润膜材料的制备方法及其在含油污水处理中的研究与应用状况

  骆文佳, 李健, 牛振华, 李瓛, 张析

  材料保护. 2023, 56(6): 27-32. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0131

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  随着工业的不断发展,对含油污水进行处理以实现资源的回收和利用迫在眉睫。对含油污水而言,超浸润材料由于其高分离效率和低能耗而成为处理含油污水最有前景的材料之一。在各种处理方法中,膜分离法由于具有低能耗、绿色环保等优点成为未来最受欢迎的处理方法之一。介绍了膜表面浸润性的基本理论以及超浸润表面的制备方法,并进一步阐述了超浸润膜材料用于各类多油废水处理的研究状况,最后对其未来的发展趋势进行了展望。
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  氟基自组装超疏水涂层的防冰性能研究

  邱超, 寇祎, 杨京龙

  材料保护. 2023, 56(6): 33-38. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0132

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  为了研究动态水滴在防冰涂层表面的结冰过程,在7075铝合金基材表面制备了氟基自组装超疏水涂层,分析了涂层表面对动态水滴的捕获率随低温持续时间、表面倾斜度以及表面温度改变的变化规律,探索该超疏水涂层的防冰性能。结果表明:超疏水表面对水滴的捕获率随低温持续时间的延长以及表面倾斜角度的增加而下降,随表面温度的降低而升高。在-20 ℃,低温持续时间不超过7 min的情况下,超疏水表面可以延缓冰层的生长速率,且低温持续的时间越短,超疏水表面抑制冰层生长的效果越显著。在低温持续时间相同的情况下,表面倾斜角越小,表面温度越低,超疏水表面抑制冰层生长的作用越明显。
试验研究
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  空间导电滑环绝缘环片等离子喷涂Al₂O₃绝缘涂层的性能研究

  谢友金, 李迎春, 杨更生, 曲昀, 邱明

  材料保护. 2023, 56(6): 39-45. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0133

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  为解决空间导电滑环中非金属绝缘环片存在的结构稳定性差、加工困难等问题,在2A12铝合金基体上利用大气等离子喷涂技术沉积了Al₂O₃陶瓷涂层,以替代非金属绝缘材料,研究了涂层的物相组成、微观形貌、显微硬度、结合强度和绝缘性能。结果表明:由原始纳米颗粒经过团聚-烧结制备的Al₂O₃球形粉末的物相主要为α-Al₂O₃,喷涂后涂层中的Al₂O₃以α相和γ相共存,涂层与基体的结合良好,涂层的孔隙较低。制备的涂层组织结构均匀致密,涂层内无明显的宏观裂纹和大孔洞,虽未采用封孔处理,但涂层在大气环境下直流电压为1 000 V的绝缘电阻测试中仍表现出较高的绝缘性能,可满足空间导电滑环绝缘环片的服役要求。
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  微合金元素复合调控对Q345qE桥梁钢耐蚀性能的影响

  袁昊, 李学东, 程丙贵, 刘超, 杨树峰, 李晓刚

  材料保护. 2023, 56(6): 46-54. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0134

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  为了研究微合金元素复合调控对Q345qE桥梁钢耐蚀性能的影响,利用共聚焦激光扫描显微镜(CLSM)、电化学工作站、场发射扫描电镜(FE-SEM)、X射线衍射(XRD)仪研究了合金元素Cr、Ni和Cu复合调控对Q345qE桥梁钢的耐蚀性能的影响规律。结果表明:Cr、Ni和Cu微合金元素复合调控提升了锈层的致密性和保护性。Q345qE桥梁钢表面锈层中的Cr元素可在内锈层中富集,有效阻挡了Cl^-等侵蚀性离子的渗透和传递,增强了锈层对基体的保护能力。合金元素调控后,Q345qENH钢锈层中比γ-FeOOH更稳定的α-FeOOH所占比例增大。经过微合金元素复合调控的Q345qE桥梁钢相比于普通Q345qE在3.5%NaCl溶液中具有更好的耐蚀性。
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  Ca²⁺对3Cr钢在CO₂环境中腐蚀行为的影响

  张雅妮, 邵英杰, 张少刚, 吉楠, 龙岩, 樊冰, 王思敏

  材料保护. 2023, 56(6): 55-62. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0135

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  随着油气开发进入到高含水期,高Ca²⁺、高Cl^-的地层水环境对管柱的安全服役提出了更高的要求。采用高温高压釜模拟井下流态环境,结合电化学研究结果,分析了Ca²⁺浓度和暴露时间对3Cr钢腐蚀行为的影响。结果表明:尽管Ca²⁺的存在会促使溶液酸化,但3Cr钢在含Ca²⁺溶液中的腐蚀速率更多取决于试样表面的膜层质量。当溶液中总Cl^-浓度为128 000 mg/L,Ca²⁺浓度在0~3 600 mg/L的范围内时,3Cr钢在Ca²⁺浓度为1 080 mg/L时平均失重速率最大,为2.2 mm/a。在Ca²⁺含量为180 mg/L的环境中,3Cr钢的失重速率曲线显示3Cr钢的失重速率随时间呈反“V”变化趋势,当腐蚀时间为240 h时,试样的平均失重速率达到最大值。当将3Cr钢放入通入CO₂的含有Ca²⁺的溶液中时,3Cr钢表面形成Fe_xCa_1-xCO₃化合物,Fe/Ca之间并无严格的比例,产物形态取决于溶液中的Ca²⁺含量。
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  Cr和Ni对低碳合金钢微观结构和耐蚀性的影响

  王丹, 钟庆东

  材料保护. 2023, 56(6): 63-74. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0136

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  为探究Cr和Ni含量对低碳合金钢组织和性能的叠加促进效应,通过SEM、XRD、硬度测试、电化学测试、浸泡试验及XPS测试等方法研究了Cr和Ni含量对低碳合金钢微观结构及其在模拟海水(3.5%NaCl溶液)中耐蚀性的影响。结果表明:同时增加Cr和Ni含量能显著促进钢中形成更多尺寸细小的碳化物Cr₃C₂,进而促进晶粒尺寸减小、马氏体组织细化及增加硬度;同时增加钢中Cr和Ni的含量对钢在模拟海水环境中热力学稳定性、动力学稳定性、抵抗腐蚀损伤能力的提升均大于单独增加Cr或Ni含量的情况;增加钢中Cr的含量能提高NiFe₂O₄、FeO在腐蚀产物中的占比,增加钢中Ni的含量能提高腐蚀产物中FeCr₂O₄、FeO的占比,且同时增加钢中的Cr和Ni含量对提高NiFe₂O₄、FeCr₂O₄、FeO等占比的促进效果高于单独增加Cr或Ni含量的情况;NiFe₂O₄、FeCr₂O₄、FeO越多,腐蚀产物致密性越高,对基体的保护性越好,钢的耐蚀性越高。同时增加钢中的Cr和Ni含量对低碳合金钢微观结构和耐蚀性存在叠加促进效应。
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  总压对L360NS钢在CO₂/H₂S/O₂体系中腐蚀行为的影响

  唐鑫, 廖柯熹, 黄元洁, 何国玺

  材料保护. 2023, 56(6): 75-81. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0137

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  为明确总压对钢材在CO₂/H₂S/O₂体系中腐蚀行为的影响,采用高温高压反应釜、扫描电子显微镜及其附带的能谱仪、X射线衍射仪、3D光学轮廓仪等仪器,探究了不同总压对L360NS钢在CO₂/H₂S/O₂体系中腐蚀行为的影响。结果表明:总压在0.2~1.5 MPa范围内改变时,L360NS钢的均匀腐蚀速率随着总压的增大而升高。原因是总压增大导致溶液中气体含量增大,腐蚀反应动力学加快,加剧腐蚀。腐蚀产物膜底层为楔状和晶粒状产物掺混,表层为颗粒状,产物组成为FeCO₃、Fe₂O₃、FeS、FeS₂。总压增大,腐蚀坑数量增多,且出现横向、纵向扩展,局部腐蚀程度加深,这是由于腐蚀产物FeCO₃、Fe硫化物与Fe₂O₃等氧化物对基体的保护不均匀。
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  增稠剂在模拟混凝土孔溶液中对钢筋锈蚀性能的影响

  周阜军, 职芳芳, 蒋林华, 陆凤华

  材料保护. 2023, 56(6): 82-88. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0138

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  为研究增稠剂对自密实混凝土中钢筋锈蚀性能的影响,采用体视显微镜、线性极化、电化学阻抗谱和Tafel极化测试方法,研究了3种常用增稠剂聚丙烯酰胺(PAM)、羟丙基甲基纤维素(HPMC)和羟乙基纤维素(HEC)在模拟混凝土孔溶液中对钢筋锈蚀性能的影响。结果表明:PAM、HPMC和HEC可以有效抑制模拟混凝土孔溶液中钢筋的腐蚀,随着增稠剂掺量的增加,钢筋的耐蚀性能增强。3种增稠剂对钢筋电极的阻锈能力按HEC< HPMC< PAM的顺序递增。此外,PAM、HPMC和HEC对钢筋腐蚀阴极过程的抑制作用强于阳极过程。其中,PAM和HPMC为阴极型阻锈剂,HEC为以抑制阴极为主的混合型阻锈剂。
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  新型耐酸钢在含硫酸性环境中的腐蚀行为研究

  胡玲玲, 李敏

  材料保护. 2023, 56(6): 89-96. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0139

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  为研究新型耐酸钢(LGNS-P)在含硫酸性环境中的耐蚀性能与机理,以Q345B碳钢为对比材料,通过硫酸全浸加速腐蚀试验、腐蚀失重分析、腐蚀形貌SEM观察和电化学动电位极化曲线的测试分析方法,对2种钢在全浸试验前后的腐蚀行为进行了观察与测试。结果显示:LGNS-P的腐蚀程度明显小于Q345B,并且在试验周期内腐蚀速率表现为逐步下降,而Q345B的腐蚀速率则为先增大后减小,在试验进行240 h时达到最大;且相较于Q345B,LGNS-P的腐蚀产物层更加均匀致密,在一定程度上阻挡了侵蚀性离子与基体的直接接触。2种钢表面均含一定的Fe的氧化物,但在LGNS-P表面还发现了Sb的氧化物,其具有一定的耐酸性且可以增强腐蚀产物层与基体的结合能力,以上差异均使得LGNS-P的耐酸腐蚀性能得到显著提高。
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  碳钢在模拟油田采出液中的缝隙腐蚀行为及机理研究

  王勤英, 吴亚飞, 秦淑芝, 西宇辰, 董立谨, 张华礼, 李玉飞, 张智, 张进, 曾德智, 刘奇林

  材料保护. 2023, 56(6): 97-105. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0140

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  为研究Q235碳钢在不同缝隙宽度和环境温度下的缝隙腐蚀行为和机理,采用丝束电极(WBE)技术和电化学阻抗谱(EIS)技术分别研究了丝束电极的电流密度、极化电阻和腐蚀形貌的差异。结果表明: 当缝隙宽度大于0.1 mm时,缝隙腐蚀特征不明显。当缝隙宽度为0.1 mm时,碳钢在25,40,60 ℃环境下浸泡初期的最大电流密度差值分别为1.24,19.90,7.20 μA/cm²,浸泡72 h后最大电流密度差值分别仅为浸泡初期的41.9%、4.2%、11.9%。此外缝隙内外均发生电流的极性转换现象,说明Q235碳钢随浸泡时间的延长,逐渐由局部腐蚀向均匀腐蚀转变。升高温度增大了发生缝隙腐蚀的趋势,缝隙外的腐蚀最严重的原因是浸泡时间不够以及溶液电阻降的增加。FeOOH参与阴极反应导致电极由阳极转变为阴极,而金属的溶解反应导致电极阴极向阳极的转换。
工艺探讨
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  CoCrMnNiMo_x高熵合金涂层的组织和耐磨耐蚀性研究

  张欣, 蒋淑英, 杨昊炎, 张恒玮, 胡伟伟

  材料保护. 2023, 56(6): 106-114. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0141

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  为了提升钢制结构表面的耐磨耐蚀性能,采用激光熔覆技术在N80基体上制备了CoCrMnNiMo_x(x=0.1,0.2,0.3,0.4)系4种不同成分的高熵合金涂层,研究了Mo含量变化对高熵合金组织与耐磨耐蚀性的影响。结果表明:CoCrMnNiMo_x涂层结构为单一FCC相,随Mo含量的增加,涂层硬度提升,CoCrMnNiMo_0.4平均维氏硬度高达628 HV,相较于N80基体硬度(165 HV)提升了3.8倍;摩擦系数先降低后增加,Mo含量为0.3时达到最低(0.38),相比于N80基体降低了0.40;熔覆层磨损机理由黏着磨损变为磨粒磨损,耐磨抗力增加。熔覆层动态腐蚀与静态腐蚀皆在Mo_0.3时达到最优。与基体相比,Mo含量为0.3时的动态腐蚀电位上升了0.20 V,腐蚀电流密度下降了1个数量级。但由于磨损对腐蚀的促进作用,熔覆层耐蚀性较静态腐蚀相比均有较大程度降低。腐蚀磨损耦合测试结果表明,随Mo含量的增加,电位先逐渐增加后又降低,Mo含量为0.3时电位达到最高(-0.28 V),摩擦状态下耐蚀性能最好,相比于N80基体(-0.50 V)提升了0.22 V,很好地改善了基体表面的耐磨蚀性能。试样腐蚀下的摩擦系数先增加后减小,除Mo_0.2摩擦系数较高,其余成分在稳定磨合阶段的摩擦系数均较低,腐蚀条件下耐磨性能相对较好。
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  占空比对SiCp/Al基复合材料微弧氧化膜层组织及性能的影响

  胡宇航, 杜春燕, 杨海成, 黄树涛, 于晓琳

  材料保护. 2023, 56(6): 115-122. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0142

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  以NaAlO₂ +NaOH为电解液体系,在恒压模式下对SiC体积分数为45%,粒径为5 μm的SiCp/Al基复合材料表面进行微弧氧化处理,研究了占空比对SiCp/Al基复合材料微弧氧化膜层组织及性能的影响。用SEM分析微弧氧化膜层的形貌;用X射线衍射仪分析膜层的相组成;采用粗糙度仪、维氏硬度仪、划痕仪对膜层粗糙度、显微硬度及结合力进行了分析;用电化学工作站分析膜层的耐蚀性。结果表明:随着占空比的增大,微弧氧化膜层变得连续,厚度呈现增加趋势,粗糙度逐渐增加,孔隙率逐渐降低。占空比对微弧氧化膜层的物相有一定影响。SiCp/Al基复合材料微弧氧化膜层与基体的结合力随占空比的增加先增大后减小。不同占空比下制备的微弧氧化膜层均能提高SiCp/Al基复合材料的耐蚀性,占空比为70%时制备的微弧氧化膜层耐蚀性最好。
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  基于PID控制的冷喷涂气体温度精确控制研究

  郑悠, 方丹丹, 高建红, 张金涛, 徐小龙, 梅军云, 所新坤

  材料保护. 2023, 56(6): 123-127. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0143

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  在冷喷涂增材制造中,气体温度是影响颗粒速度、颗粒温度和涂层质量的关键参数之一,精确控制气体温度对气体加热效率、沉积效率的稳定性以及涂层的微观结构具有重要意义。为此,采用ANSYS-FLUENT建立数值模型,研究了基于PID策略和传统的开关控制策略对冷喷涂气体温度精确的影响。结果表明:采用PID策略时,气体温度的稳定时间和过冲都有大幅优化。此外,对于PID策略,使用正交实验研究了3个因素(比例、积分和导数)对气体温度稳定时间和过冲的影响。实验结果表明,稳定时间和过冲主要分别受比例参数和积分参数的影响。随着比例参数和积分参数的增加,稳定时间和过冲率减小,对气体温度控制的精确度增加。
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  TiO₂-PTFE对6063铝合金微弧氧化膜层的影响

  高虹, 王超, 姜波, 宋仁国

  材料保护. 2023, 56(6): 128-136. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0144

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  为了探究TiO₂和聚四氟乙烯(PTFE)对6063铝合金微弧氧化膜层的影响,在Na₂SiO₃基础电解液中添加TiO₂和PTFE固体纳米微粒,采用微弧氧化技术(MAO)在6063铝合金上制备了微弧氧化复合膜层。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、摩擦磨损试验机以及电化学工作站研究了微弧氧化陶瓷膜层的形貌、相组成、元素分布以及耐磨性和耐蚀性。结果表明:加入4 g/L TiO₂和10 mg/L PTFE制成复合添加剂制备的复合膜层其表面孔径尺寸明显降低,膜层厚度增加,结构致密;摩擦系数由0.9降到0.5,耐磨性最好;电化学试验测得复合膜层的自腐蚀电位最大,为-0.18 V;自腐蚀电流密度最小,为1.09×10^-8 A/cm²。
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  热处理温度对Al-2%Mg合金铸锭组织及阳极氧化表面性能的影响

  马科, 姜星旭, 杨升, 黄鑫, 李欣, 高崇, 赵丕植, 马岳, 刘辉

  材料保护. 2023, 56(6): 137-141. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0145

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  为构建铝材金属组织与阳极氧化表面性能的关联性,以工业化半连续铸造工艺制备的Al-2%Mg高纯度扁锭为对象,在300~550 ℃温度范围内进行热处理,再进行常规参数阳极氧化处理,通过光谱仪、扫描电镜、光学显微镜、分光测色仪、雾影仪等研究了热处理温度对金属组织和阳极氧化表面性能(粗糙度、光泽度和雾影值)的影响。结果表明:随着热处理温度升高,阳极氧化后表面粗糙度逐渐降低,光泽度和成像清晰度升高,雾影值降低。这些表面性能的变化与第二相的析出及回溶密切相关。
综述
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  锌电积用新型阳极的研究进展

  陶毅, 陈步明, 黄惠, 郭忠诚, 何亚鹏

  材料保护. 2023, 56(6): 142-155. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0146

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  铅阳极价格低廉且在酸性硫酸盐溶液中稳定而被用于生产高纯度的锌,但随着矿物品位降低,锌电解液环境变差,传统铅阳极的许多问题限制了其进一步发展,包括析氧电位过高、阳极溶解引起的阴极产品污染、力学性能差等。为解决这些问题,从几个不同方面对新型阳极进行阐述:(1)在铅合金中掺杂不同的元素(如Ag、Ca、Co、RE等),通过外加物质改善合金结构,提升铅阳极电催化活性,降低铅在电解液中的溶解;(2)应用不同加工工艺提升铅合金内部均匀致密程度,提升合金力学性能;(3)应用其他类型的阳极,如钛基阳极、铝基阳极、碳纤维阳极等防止铅合金本身性质带来的问题。介绍不同阳极改进方式的同时也提及了其制备工艺和电催化机制,为未来新型阳极的发展趋势指明了方向。
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  微区电化学测量技术在金属电偶腐蚀中的应用

  王通, 李长光, 李兆斌

  材料保护. 2023, 56(6): 156-163. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0147

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  微区电化学测量技术可在微米级甚至亚微米级尺度对金属电偶腐蚀进行原位检测,为深入研究金属电偶腐蚀提供了新途径。介绍了金属电偶腐蚀的基本原理及其主要影响因素,综述了丝束电极技术(WBE)、局部电化学阻抗谱技术(LEIS)、扫描振动电极技术(SVET)、扫描电化学显微技术(SECM)、扫描开尔文探针技术(SKP)等常用的微区电化学测量技术的优缺点及应用现状,最后对其未来发展进行了展望。
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  CO₂环境中管线钢高压冲刷腐蚀研究进展

  吕童, 曾莉, 胡道麟

  材料保护. 2023, 56(6): 164-172. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0148

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  高压多相流冲刷腐蚀是油气田集输管线安全运行面临的重要问题。针对CO₂环境中集输管线的高压冲刷腐蚀失效问题,介绍了CO₂环境中集输管线高压冲刷腐蚀试验装置,主要有高压喷射冲击系统、高压转子旋转系统和高压环路测试系统;综述了高压冲刷腐蚀机理,指出冲刷腐蚀受控于电化学腐蚀和冲刷磨损;总结了流速、固体颗粒速度、固体颗粒尺寸、温度、pH值、CO₂分压等因素对高压冲刷腐蚀的影响作用,最后对CO₂环境中集输管线的高压冲刷腐蚀研究的发展方向进行了展望。
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  数值模拟技术在高压直流接地极干扰埋地管道领域的研究现状

  刘青松, 胡上茂, 蔡汉生, 邓军, 彭翔, 张义, 刘刚, 贾磊

  材料保护. 2023, 56(6): 173-181. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0149

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  为更好地了解数值模拟技术在高压直流干扰埋地管道领域的研究现状,通过对国内外高压直流干扰埋地管道研究成果的总结,介绍了数值模拟技术的计算方法,分析了CDEGS与Beasy 2款数值模拟计算软件的计算原理并对比了各自的优势与不足,总结了数值模拟技术在埋地管道高压直流干扰研究中的应用现状。在此基础上,指出了当前数值模拟技术存在的问题,并展望了数值模拟技术用于埋地管道高压直流干扰的计算方向,为相关研究人员和工程人员提供参考和借鉴。
实用技术
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  核电站重要厂用水系统常见腐蚀行为分析及治理建议

  杨宏欢, 高超, 蒲晶菁, 廖雪波, 潘姚凡

  材料保护. 2023, 56(6): 182-185. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0150

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  核电站重要厂用水系统腐蚀问题直接影响系统完整性和可靠性,威胁电站运行安全。为了控制和避免腐蚀问题,总结分析了内部防腐层、不锈钢材料2个方面的失效案例。结果显示,防腐层失效的主要原因为施工和安装不合理及自然老化导致,不锈钢结构件失效主要为材质选型、结构设计和材质加工工艺不当。针对以上失效问题,提出从现场施工质量控制和后期维护管理2个方面开展工作以控制防腐层失效,通过选材换型、结构改进和材料检验来治理和预防不锈钢部件腐蚀缺陷,可为国内核电站重要厂用水系统的腐蚀管理工作提供参考。
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  预氧化对TP347H锅炉钢650 ℃水蒸气中腐蚀的影响

  闫爱军, 雷思洁, 冯拉俊, 周陈龙

  材料保护. 2023, 56(6): 186-189. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0151

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  超临界发电锅炉在650 ℃水蒸气中常发生腐蚀,针对此问题进行了锅炉钢表面化学预氧化防护研究。先将锅炉钢TP347H放入管式炉中,管式炉通流量为20 mm/s的氧气,温度300 ℃下氧化2 h,利用重量法研究了氧化层对锅炉钢的防护效果,利用扫描电子显微镜观察了材料的表面形貌,结合产物成分分析得到以下结论:TP347H锅炉钢在300 ℃ 氧化2 h,可生成约0.2 μm的氧化膜;这种氧化膜使材料在650 ℃水蒸气中腐蚀速度比未预氧化的材料降低了87.5%;表面没有氧化的TP347H锅炉钢在高温水蒸气中腐蚀后,产物为2层,表层主要为Fe的氧化物,底层为Fe、Cr、Ni的氧化物,2层间结合强度较差,外层产物容易脱落,而表面氧化后的试样腐蚀产物为单层,腐蚀产物中为Fe、Cr、Ni的氧化物,涂层与基体结合强度好,腐蚀产物不易脱落。
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  锆合金包壳在典型高温空气中热氧化膜特性的初步研究

  孙国成, 张国梁, 陈刘涛, 陈孝阳

  材料保护. 2023, 56(6): 190-193. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0152

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  在锆合金包壳表面形成的氧化锆陶瓷层的厚度及致密性是影响其抗磨损性能的主要因素。为此,研究了Zr-Sn、Zr-Nb和Zr-Sn-Nb 3种不同成分锆合金在560,600 ℃典型高温空气中热氧化时氧化锆陶瓷层厚度及致密性随时间的变化规律,探讨了试验表征时间内不同成分锆合金包壳在空气中热氧化时可形成的致密氧化锆陶瓷层的最大厚度。结果表明,试验时间内典型温度下Zr-Nb锆合金包壳的氧化锆陶瓷层厚度增长速率最大,Zr-Sn-Nb锆合金包壳的次之,Zr-Sn锆合金包壳的最小;同种成分锆合金包壳在600 ℃中的氧化锆陶瓷层厚度增长速率大约是560 ℃的2倍;在600 ℃中Zr-Sn和Zr-Sn-Nb锆合金包壳的氧化锆陶瓷层厚度分别在4~5 μm、9~10 μm时已出现较明显的裂纹,而Zr-Nb锆合金包壳的氧化锆陶瓷层厚度在达到12 μm时致密性仍较好,无明显裂纹。
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  长周期涂油封存防锈方案评价研究

  姜锐, 谭振洲, 包宁, 徐欣轶, 闫宏飞

  材料保护. 2023, 56(6): 194-197. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0153

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  为了研究长周期涂油封存防锈方案的防锈性能,分别采用3款防锈油(薄层防锈油SF/Y216、润滑油型防锈油SF/Y246B、溶剂稀释型防锈油SF/Y1030)进行涂油防锈后,再采用气相防锈塑料薄膜与干燥剂(硅胶干燥剂、速效干燥剂)进行组合防锈,通过3 a百叶箱试验分别对3款防锈油的组合封存防锈方案进行防锈性能研究。结果表明: 3款防锈油的组合封存防锈方案的防锈性能优异,均可以满足3 a长周期封存防锈的要求,并且薄层防锈油SF/Y216的油膜最薄、涂油量最少。