2023年, 第56卷, 第8期　刊出日期：2023-08-15

  

• 全选
  |

高熵合金涂层专栏
• Select
  Al_xCrFeNi₃Ti_0.3高熵合金的微观组织、力学和摩擦学性能研究

  姜俊杰, 辛本斌, 张爱军, 韩杰胜, 孟军虎

  材料保护. 2023, 56(8): 1-7. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0180

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为给AlxCrFeNi3Ti0.3高熵合金在摩擦磨损领域的应用提供技术支撑和理论支持，利用电弧熔炼技术制备了AlxCrFeNi3Ti0.3高熵合金，通过X 射线衍射仪、维氏硬度计、摩擦试验机、万能试验机、三维轮廊仪、扫描电镜等研究了不同Al 含量对高熵合金组织、力学与摩擦学性能的影响。结果表明:Al 的加入使高熵合金由单一的FCC相转变为FCC 和BCC 两相共存，且两相均呈现出树枝晶结构。随着Al 含量的增加，合金的密度降低，但合金的硬度、屈服强度和抗压强度显著增大，表现出优异的综合力学性能。Al 的加入显著改善了高熵合金的耐磨性能，其中Al1.2CrFeNi3Ti0.3高熵合金的室温耐磨性能较不含Al 的高熵合金提高了约8 倍，且合金的磨损机制由磨粒磨损转变为氧化磨损。其强度和硬度的提高以及磨损表面硬质氧化层的形成是合金耐磨性能改善的主要原因。
• Select
  VAlTiCrM(M=Mo，W，Si)高熵合金涂层的结构及高温摩擦学性能研究

  范 军, 蒲吉斌

  材料保护. 2023, 56(8): 8-17. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0181

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  高温环境运动部件遭受着严重的摩擦磨损破坏，对其表面防护涂层提出了严苛要求。高熵合金具有良好的成分设计灵活性和优异的综合性能，可通过成分调控获得低摩擦系数、高耐磨涂层，从而实现高温服役部件的高效防护。为了获得高温服役运动部件低摩耐磨防护涂层，通过磁控溅射制备了VAlTiCr 基高熵合金涂层，研究了引入不同元素(Mo，W 和Si)和热处理温度(700、800 和900 ℃)对高熵合金涂层晶体结构及高温摩擦学性能的影响。结果表明:制备态VAlTiCrSi 涂层为非晶结构，而VAlTiCrMo 和VAlTiCrW 涂层均呈现BCC 固溶体结构。热处理后涂层在700 ℃大气环境的摩擦学性能测试显示，随着热处理温度的升高，3 种涂层的摩擦系数及磨损率均先降低后提高，且在800 ℃热处理后，VAlTiCrMo、VAlTiCrW 和VAlTiCrSi 涂层均具有最佳的摩擦学性能。V2O5和AlVO4等氧化物起主要润滑作用，VAlTiCrMo 涂层较VAlTiCrSi 和VAlTiCrW 涂层具有更优的摩擦学性能，其摩擦系数低至0.21，磨损率仅为9.98×10-5mm3/(N·m)。通过高熵合金涂层元素调控和热处理为获得苛刻环境高性能防护涂层的研究提供了数据参考。
• Select
  人工海水环境中不同偏压制备的(TiNbMoZrW)C涂层的摩擦腐蚀性能研究

  吴丽欣, 刘鑫宇, 王军军

  材料保护. 2023, 56(8): 18-27. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0182

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  多主元碳化物涂层作为腐蚀防护领域极具前景的候选材料，具有低摩擦系数、低磨损率和良好的耐腐蚀性能，但对其摩擦腐蚀性能的相关研究较少。为促进多主元碳化物涂层在海水环境中的应用，利用反应磁控溅射技术，通过调控基底偏压制备了(TiNbMoZrW)C 涂层。通过X 射线衍射仪、X 射线光电子能谱仪、原子力显微镜、扫描电子显微镜、维氏硬度计和纳米压痕仪对(TiNbMoZrW)C 涂层的微观结构和力学性能进行了系统表征，并分析了涂层在人工海水中的电化学特性和摩擦腐蚀性能。结果表明:随着脉冲偏压从0 增加到-800 V，制备的(TiNbMoZrW)C 涂层的残余压应力、硬度和弹性模量均呈现增大趋势。-800 V 偏压沉积的涂层具有最大硬度(25.9 GPa)和弹性模量(356.34 GPa)，良好的抗裂性和耐腐蚀性，在人工海水和空气中具有最低的磨损率，分别为1.00×10-7和2.28×10-7mm3/(N·m)。增加偏压有利于改善(TiNbMoZrW)C 涂层在人工海水中的摩擦腐蚀性能。
• Select
  氧掺杂(VAlTiCrW)O_x高熵合金涂层的微观结构及摩擦学性能研究

  刘雪松, 范 军, 蒲吉斌

  材料保护. 2023, 56(8): 28-34. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0183

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  非金属掺杂高熵合金在力学性能、耐磨性和耐腐蚀性等方面性能优异，而高温低摩擦仍存在较大提升空间，利用高熵合金特性使其有望应用在高温工作运动部件实现低摩擦。通过磁控溅射法在基底表面制备了不同氧掺杂量的(VAlTiCrW)Ox高熵合金涂层，采用扫描电子显微镜、原子力显微镜、X 射线衍射仪、高温摩擦试验机、表面轮廓仪、3D 光学轮廓仪以及拉曼光谱表征方法对涂层的微观结构和摩擦学性能进行了评价。结果显示:随着氧掺杂量的增加，涂层由BCC(体心立方)结构逐渐转变为无定性非晶结构，涂层硬度由3.3 GPa 上升至11.9 GPa，弹性模量由97.92 GPa 上升至181.70 GPa。涂层在700 ℃时的平均摩擦系数由0.49 下降至0.39，但磨损率由1.97×10-5mm3/(N·m)增加至6.41 × 10-4mm3/(N·m)，低摩擦系数是由于掺氧涂层高温下更易形成具有润滑作用的V2O5，相应地由于V2O5的软化作用导致涂层的磨损率升高。
• Select
  高熵陶瓷材料的研究进展

  颜邓伊, 许文举, 吉 利, 刘晓红, 王成硕, 孙初锋, 李红轩

  材料保护. 2023, 56(8): 35-49. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0184

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  高熵合金概念的提出不仅极大地丰富了金属材料体系，同时也打开了传统陶瓷材料的设计枷锁。近些年，随着高熵合金的快速发展，人们逐渐将多主元高熵化的设计思路扩展到陶瓷材料，开发设计出了一系列多主元高熵陶瓷材料。得益于其独特的结构以及与高熵合金相似的“四大效应”，高熵陶瓷材料表现出了一系列优异的力学、热学、摩擦学性能。从制备方法、结构特点和性能出发，主要介绍了高熵氧化物陶瓷、高熵碳化物陶瓷、高熵氮化物陶瓷和其他高熵碳氮化物、硼化物、硅化物、硫化物等的国内外研究进展，对不同体系表现出的性能特点做出分析与总结，最后对高熵陶瓷材料的发展前景进行了展望。
• Select
  碳化钒含量对Fe50Mn30Cr10Co10高熵合金涂层蠕变性能的影响

  聂辉文, 曾松盛, 聂俊红, 赖春明

  材料保护. 2023, 56(8): 50-55. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0185

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  制备各类涂层对材料表面进行强化处理是提高材料服役性能的重要途径，而通过添加不同含量硬质相有利于进一步改善涂层性能。通过选区激光熔覆工艺制备添加不同VC(碳化钒)含量的Fe50Mn30Cr10Co10高熵合金涂层材料，采用扫描电镜、X 射线衍射仪、纳米压痕仪等研究VC 含量对涂层显微组织、相结构、硬度和蠕变性能的影响。结果表明，随着VC 含量的增加，涂层组织明显细化；因VC 原子固溶在FCC(面心立方)晶格中，对涂层相结构不产生影响；因增大了固溶强化效应，故增加了涂层的硬度。特别是，随着VC 含量的增加，涂层的蠕变量减小，这十分有利于改善涂层材料的蠕变性能。这为通过添加VC 硬质相强化高熵合金涂层性能提供了重要的依据。
• Select
  渗氮处理对HVOF 喷涂Al_1-xCoCrFeNiTi_x(x=0，0.125，0.250)高熵合金涂层组织结构和磨损性能的影响

  郭禹尧, 周永宽, 朱丽娜, 康嘉杰, 马国政

  材料保护. 2023, 56(8): 56-63. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0186

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为了研究渗氮处理对HVOF 喷涂Al1-xCoCrFeNiTix(x＝0，0.125，0.250)高熵合金涂层组织结构和磨损性能的影响，采用HVOF 技术在35CrMo 钢基体上制备Al1-xCoCrFeNiTix(x＝0，0.125，0.250)高熵合金涂层，然后对其进行渗氮处理。利用SEM、XRD、三维白光干涉仪以及EDS 等表征手段研究了渗氮处理对HVOF 喷涂Al1-xCoCrFeNiTix(x＝0，0.125，0.250)高熵合金涂层组织结构和磨损性能的影响。结果表明:渗氮处理后的Al1-xCoCrFeNiTix(x＝0，0.125，0.250)高熵合金涂层组织结构致密，具有典型的热喷涂层状结构，厚度约为300 ～350 μm，氮化层厚度约为10 μm，氮化层相结构为FCC 相和AlN、CrN 等氮化物相，氮化层的显微硬度分别为981 HV2N(x＝0)、1 090 HV2N(x＝0.125)和1 194 HV2N(x＝0.250)，和未经渗氮处理过的高熵合金涂层的显微硬度479 HV2N(x＝0)、506 HV2N(x＝0.125)、548 HV2N(x＝0.250)相比有着显著的提升；并且随着Ti 含量的增加，氮化层的耐磨性增加，其中Al0.750CoCrFeNiTi0.250氮化层具有最优异的耐磨性能(2.17×10-6mm3·N-1·m-1)。Al1-xCoCrFeNiTix(x＝0，0.125，0.250)氮化层的磨损失效机理主要是磨粒磨损、氧化磨损和黏着磨损。
试验研究
• Select
  AZ31 镁合金微弧氧化/环氧树脂-镍粉导电涂层的制备与研究

  张 超, 王 超, 姜 波, 宋仁国

  材料保护. 2023, 56(8): 64-69. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0187

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  AZ31 镁合金通过微弧氧化后表面具有很高的绝缘性，对此，通过在环氧树脂中加入镍粉制备出导电涂层，对微弧氧化后的镁合金表面进行导电改性。通过场发射扫描电镜(SEM)、X 射线衍射仪(XRD)、导电测试、摩擦磨损试验、电化学测试等分析测试研究了不同镍粉含量的导电涂层的微观形貌、物相、导电性、耐磨性能及耐蚀性等。结果表明，随着镍粉含量的增加，电阻率最低可至0.02 Ω·cm。当镍粉含量为50%(质量分数)时，膜层拥有导电性的同时也有较好的耐磨性能及耐蚀性能。
• Select
  缓释型颗粒缓蚀剂的制备与作用行为研究

  连宇博, 黄 晨, 翁华涛, 魏亚军, 韩创辉, 李文娟

  材料保护. 2023, 56(8): 70-76. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0188

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为了解决液体缓蚀剂井下加注困难的问题，采用混合、密炼、粉碎、注塑等工艺，制备出颗粒缓蚀剂。应用紫外分光光度法考察颗粒缓蚀剂的释放速度，采用失重挂片法评价颗粒缓蚀剂对碳钢的缓蚀效率，利用电化学测试研究颗粒缓蚀剂的作用机制，使用扫描电镜考察金属表面的形态。结果表明:制备的颗粒缓蚀剂释放比较平稳，释放周期超过90 d，是一种抑制阳极反应为主的混合抑制型缓蚀剂，在90 ℃、CO₂饱和的模拟地层水中预释放后，颗粒缓蚀剂对碳钢的缓蚀率超过90%。
• Select
  超高强海工钢EH890 在模拟海洋环境下的腐蚀行为研究

  车马俊, 马新元, 杜晓洁, 李恒坤, 徐震霖

  材料保护. 2023, 56(8): 77-83. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0189

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为满足海洋工程用钢的发展需求，设计开发了高强高耐蚀含Cu 海工钢EH890。通过动电位极化曲线与电化学阻抗谱测量，结合X 射线光电子能谱分析(XPS)、扫描电镜(SEM)、X 射线衍射(XRD)等分析手段，对比分析了EH890 和EH460 在3.5%NaCl 溶液中腐蚀行为，并对腐蚀形貌与腐蚀产物物相进行讨论。结果表明:在3.5%NaCl 溶液中，同EH460 钢相比，EH890 钢的腐蚀电流密度降低了20%，电荷转移电阻Rt提高了1.6 倍，EH890具有更好的耐腐蚀性；在3.5%NaCl 溶液中浸泡7 d 后，EH890 试样呈现均匀腐蚀特征，而EH460 表现为不均匀腐蚀，表面锈层局部发生龟裂。在EH890 锈层中生成的CuFeO2和NiFe2O4提高了腐蚀初期锈层的致密性，抑制了腐蚀的进程，从而提高了EH890 在3.5%NaCl 溶液中的耐腐蚀性。
• Select
  铝合金表面Ni-Al-Ag 自润滑复合涂层的制备及摩擦学性能研究

  闫成旗, 贾竹英, 李占君

  材料保护. 2023, 56(8): 84-90. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0190

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为探究固体润滑剂Ag 在机械球磨制备复合涂层中的存在形式和复合涂层的宽温域摩擦学性能，设计间接加入固体润滑剂Ag 的方法在铝合金表面机械球磨制备Ni-Al-Ag 自润滑复合涂层，并对涂层组分、力学和摩擦学性能进行了分析表征。结果表明:经过预先球磨制备复合涂层组织均匀分布，无滑移裂纹产生。经过热处理后，4 种预先球磨时间(0，6，12，18 h)制得的复合涂层中有不同的Ni-Al 系金属间化合物生成。随着预先球磨时间的延长，涂层硬度有上升趋势，预先球磨12 h 和18 h 复合涂层显微硬度约250 HV。铝合金基体在室温下摩擦系数约0.37，磨损率约1.48×10-3mm3/(N·m)，200 ℃和350 ℃温度下摩擦过程中发生严重黏着现象。预先球磨12 h和18 h 制备的自润滑复合涂层的摩擦系数分别约为室温下0.19，0.16；200 ℃下0.25，0.25；350 ℃下0.27，0.25，磨损率处于(1.5～4.0)×10-4mm3/(N·m)之间。自润滑复合涂层的制备在室温至350 ℃下进行有效地保护了铝合金基体，拓宽了铝合金基体的使用温度范围。
• Select
  不同湿度海洋大气环境中AE44/MS 螺栓结构的初期腐蚀特性研究

  林齐叠

  材料保护. 2023, 56(8): 91-96. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0191

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  在海洋气候环境中混合使用不同材料会形成电偶对加快结构腐蚀。对AE44/MS 镁合金板件钢制螺栓连接结构在1.6%NaCl 海洋大气环境中的腐蚀特性进行数值模拟，将大气环境中的相对湿度RH作为自变量，相对湿度分别取70%，75%，80%，85%，90%，95%。结果表明:AE44/MS 结构材料接触区域镁合金板件侧电流密度变化最大，说明构成的电偶对加速了镁合金板件在大气环境中的腐蚀。随着相对湿度的增大，AE44/MS 螺栓连接结构最大电流密度先增大后减小，在相对湿度RH＝90%左右时，其最大电流密度可达到16.7 A/m2，其最快腐蚀速率可达40 mm/a。
• Select
  X65钢多因素协同腐蚀行为和腐蚀预测模型研究

  张金龙, 王丹丹, 魏晨亮, 李 霞, 邹 庆

  材料保护. 2023, 56(8): 97-102. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0192

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  海底管道腐蚀失效风险激增，有必要对海底管道内腐蚀行为和腐蚀速率进行研究。采用海底管道常用钢材X65 钢，利用高温高压反应釜进行了六因素三水平18 组正交模拟试验，研究了CO2、H2S、pH 值、Cl-、温度、流速等服役环境因素对X65 钢的协同腐蚀行为，确定了腐蚀主控因素为CO2分压＞H2S 分压＞Cl-浓度＞pH 值＞流速＞温度。基于扫描电镜检测结果，明确了H2S、CO2与Cl-的协同腐蚀行为，CO2形成致密的FeCO3位于腐蚀产物膜底部，表面为Fe 的硫化物，Cl-穿过腐蚀产物膜层，促进腐蚀的发生。最后基于正交试验数据，建立了六因素腐蚀速率预测模型，预测误差在20%以内。
• Select
  Co-20Re-25Cr-7Al 合金在3.0×10^-5Pa低氧压下的氧化行为研究

  张 帅, 孙海英, 徐勋虎, 向军淮, 张 恒, 王 玲, 胡剑松, 严 凯

  材料保护. 2023, 56(8): 103-108. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0193

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为探究在低氧压高温环境中添加少量的Al 是否对Co-Re 基高温合金形成保护性的Cr2O3氧化膜具有协同效应，研究了Co-20Re-25Cr-7Al 合金在1 100～1 300 ℃，3.0×10-5Pa O2下氧化24 h 的恒温氧化行为。结果显示:合金的氧化动力学曲线完全符合抛物线规律，其氧化激活能为242.3 kJ/mol。合金在1 100～1 300 ℃形成的氧化膜很类似，主要由连续致密的Cr2O3层组成，其上分布着少量的CoO 和CoCr2O4尖晶石。与相应的Co-20Re-25Cr三元合金相比，Co-20Re-25Cr-7Al 四元合金形成的具有保护性的Cr2O3层在氧化过程中可以防止合金中的Re 元素以ReO3的形式挥发，从而为合金提供更好的保护。7%Al 的添加不足以使Co-20Re-25Cr-7Al 合金发生Al 的选择性外氧化，因此在外氧化膜下面形成了Al 的内氧化区。但Al 的添加明显促进了连续而致密的Cr2O3层的形成，大大提高了合金的抗高温氧化性能。Al 的添加和低氧压对于形成保护性的Cr2O3层具有协同效应。
工艺探讨
• Select
  石墨烯对激光熔覆钴基合金组织和性能的影响

  徐 进, 孙 辉, 邱 涛, 胡树兵, 刘 辉, 田静静

  材料保护. 2023, 56(8): 109-115. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0194

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为了研究石墨烯对激光熔覆钴基合金涂层显微组织与性能的影响，选用合金化的Stellite6 粉末和石墨烯混合作为熔覆材料，在同一工艺参数下在00Cr13Ni4Mo 马氏体不锈钢上制得石墨烯质量分数为0.5%～2.0%的复合涂层。结果表明:激光熔覆过程使少量石墨烯烧损，部分得以保留；当石墨烯含量达到1.5%时涂层出现了较明显的裂纹；随着石墨烯含量的增加，涂层的硬度最高达到720 HV；当石墨烯含量为0.5%时，磨损量由2.31 mg 减小至1.96 mg，涂层耐磨性提高，过量的石墨烯使涂层耐磨性下降；当石墨烯含量为0.5%～1.0%时，空泡腐蚀失重约为Stellite6 涂层的1/3，涂层的抗空蚀性能提高，超过1.0%时涂层因出现裂纹缺陷导致抗空蚀性能显著劣化。
• Select
  ADC12 铝合金表面氮化铝(AlN)涂层的制备及其耐磨性能研究

  丁山林, 王疆瑛, 张 莹, 胡利军

  材料保护. 2023, 56(8): 116-123. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0195

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为了提高ADC12 铝合金材料的耐磨性能，利用多功能离子渗氮炉在ADC12 铝合金表面进行离子渗氮，制备氮化铝(AlN)涂层。通过X 射线衍射仪、扫描电子显微镜对表面AlN 涂层的相结构与微观形貌进行表征；利用WS-2005 涂层附着力自动划痕仪、WTM-2E 可控气氛微型摩擦磨损试验仪和3D 光学显微镜研究AlN 涂层与基体的膜基结合力、摩擦系数、比磨损率和摩擦磨损机理。结果显示:表面AlN 涂层的相结构为面心立方，没有发现有Al2O3衍射峰存在。随着渗氮时间的延长和渗氮温度的升高，表面AlN 涂层的厚度逐渐增大，膜基结合力先增大再减小，在510 ℃、4 h 时膜基结合力最大，为56.60 N。相对于基体来说，AlN 涂层样品在负载1 N、进行摩擦磨损试验10 min 后，摩擦系数变小，比磨损率降低，表面AlN 涂层厚度越厚，减缓磨损效果越明显。ADC12 铝合金表面离子渗氮所得氮化铝(AlN)涂层具有优异的耐磨损性能。
• Select
  硅酸锌-硅酸钾水性防腐涂料的制备与性能表征

  单庆婷, 许荣盛, 章苗苗, 林 键

  材料保护. 2023, 56(8): 124-132. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0196

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  针对蒸压加气混凝土(AAC)板材中钢筋常用的有机溶剂型防腐涂料存在挥发性有机物(VOC)、易老化等问题，采用改性高模数硅酸钾溶液、硅酸锌粉末和助剂制备水性无机硅酸盐防腐涂料，研究了硅酸锌掺量对涂料施工性能、附着力和粘结强度的影响，对涂料的化学组成、物相构成、微观形貌进行了表征，并对涂料的防腐性能进行分析。结果表明:随着硅酸锌掺量的增加，涂料粘结强度下降，附着力先增大后减小，当硅酸锌掺量为50%(质量分数)时，因成膜物质与颜填料比例适中，制备的涂层物理力学性能和防腐性能较优，附着力、粘结强度分别为3.90 MPa 和1.80 MPa，且浸泡7 d 后，开位电路、极化电阻分别为-221 mV、39 470 Ω·cm²，平整光滑的漆膜、基材表面的钝化膜和AAC 与涂料界面处相对致密的水合硅酸钙为基材提供了良好的物理屏蔽。
• Select
  电源模式对镁合金微弧氧化生物膜层性能的影响

  王泽鑫, 顾钧杰, 齐 芳, 陈靓瑜, 叶 飞, 张正一, Maksym Bobrov, 芦 笙

  材料保护. 2023, 56(8): 133-142. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0197

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目前对不同电源模式下微弧氧化制备生物膜层的研究较少。为此，采用全阶段恒压、全阶段恒流、恒压-恒流、恒流-恒压4 种电源模式在ZK60 镁合金基体表面制备微弧氧化生物膜层，实时记录并分析了不同电源模式下反应过程中电压/电流随时间的变化情况，并采用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X 射线衍射仪(XRD)及共聚焦显微镜等手段考察了不同电源模式下获得的微弧氧化生物膜层的物相、膜层微观组织结构、膜层元素分布、膜层表面粗糙度及膜层表面接触角等。结果表明:4 种模式下制备的微弧氧化膜层物相为Mg、MgO 及Ca3(PO4)2等钙磷产物。但电源模式不同，膜层厚度及耐蚀性能均不同。由于后期击穿力不足，恒压模式下制备的生物膜层厚度最小，远小于其他3 种电源模式下制得的膜层的，该模式下制得的微弧氧化生物膜层粗糙度也最小。恒流模式由于后期能量过高导致部分膜层脱落，膜层质量较差。恒压-恒流模式则避免了单一恒压和单一恒流模式的缺陷，该复合模式下制备的膜层与其他电源模式下制备的膜层相比，具有微观形貌均匀致密的特点，厚度较大，约为55 μm。电化学测试显示，该复合模式下制备的微弧氧化生物膜层具有较好的耐腐蚀性能，同时该复合模式能耗最低，符合节能降耗的要求。此外，恒压-恒流复合模式下制备的微弧氧化生物膜层还具有较好的生物相容性。
综述
• Select
  氮化物涂层的可控制备、结构特点及其性能研究进展

  胡丽玲, 张 豪, 赖 天, 廖钧智, 多树旺

  材料保护. 2023, 56(8): 143-156. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0198

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  氮化物涂层具有高硬度、高热稳定性、较高抗氧化能力、优异的抗腐蚀性能和耐磨损能力，被广泛用作刀具表面的耐磨涂层。氮化物涂层优异的综合性能取决于其化学组成和微观结构特征，因此制备技术和工艺参数的选择对氮化物涂层力学性能、抗氧化性能、耐腐蚀性能和摩擦学性能的优化尤为关键。着重介绍了高性能氮化物涂层的设计思路，并综述了氮化物涂层不同制备技术的特点以及涂层的物化性能研究进展，最后对该领域今后的发展方向进行了总结和展望。
• Select
  海洋环境中钢结构耐湿硫化氢/海水腐蚀防腐涂层研究现状

  陈翔祥, 张 朴, 曾 鲜, 申桓榕, 程旭东, 葛沈瑜, 曹 茜, 张 云

  材料保护. 2023, 56(8): 157-167. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0199

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  由于深海海洋环境的复杂性，深海油气开采等海洋工程装备长期承受海水侵蚀和化学腐蚀等问题。总体阐述了钢结构材料的湿硫化氢和海水腐蚀的特点及机理；针对耐硫化氢和耐海水腐蚀涂层，从目前涂层制备技术、涂层性能等方面进行了归纳和总结；总结了常见金属毒性效应和海洋生物友好性评价方法，可为绿色环保涂层配方成分设计以及应用风险评估提供技术支撑。
• Select
  天然型缓蚀剂的提取及缓蚀研究进展

  涂 胜, 汤 琪, 李睿姝, 饶晓蓓

  材料保护. 2023, 56(8): 168-176. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0200

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  介绍了包括浸泡提取法、加热回流法、索氏提取法和超声提取法在内的提取天然缓蚀剂的方法，综述了国内外研究者分别从种子植物、藻类植物、药用植物及废弃果皮等4 类原材料中提取的天然型缓蚀剂，介绍了各类天然缓蚀剂的协同效应、有效成分以及缓蚀机理，并对天然型缓蚀剂的发展及应用前景进行了展望。
实用技术
• Select
  海上升压站涂层老化在线监测系统设计研究

  聂晋峰, 金绪良, 殷爱鸣, 张 丽, 张 毅, 曹祥康, 董泽华

  材料保护. 2023, 56(8): 177-183. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0201

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  针对海上风电升压站钢管桩及导管架涂层老化无损诊断问题，设计了一套涂层老化监测及其缺陷损伤自动识别系统。通过在海上升压站暴晒区、浪溅区、潮差区及浸没区的塔筒涂层表面布置电化学阻抗监测传感器和摄像头，实现对涂层原位老化状态的监测及涂层缺陷损伤的自动识别。借助数据无线传输和云服务网络，可在线监测不同区域涂层的老化状态。通过图像识别及算法优化，自动巡查不同区域涂层表面的损伤缺陷，量化损伤程度的评价指标，并利用机器学习提高对损伤识别的准确率。针对无人值守的海上风电桩，将电化学无损监测及损伤视觉识别二者组建成涂层老化在线监测网络，可以实现对重点区域的涂层老化状态的分级管理，对涂层失效严重的区域进行预警，提醒人员及时维修，助力海上风电的高效安全运维。
• Select
  氨分缩器管板TA9 合金层在氨环境中腐蚀特性研究

  刘行宇, 李宏燕, 袁天孝, 张东峰

  材料保护. 2023, 56(8): 184-190. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0202

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  针对煤焦化硫铵生产中氨分缩器换热管板的腐蚀破坏现象，通过全浸泡试验及电化学试验探究了管板TA9 合金层的耐蚀特性。利用扫描电镜(SEM)、X 射线能谱仪(EDS)对TA9 合金在不同温度条件下，分别含有S2-、Cl-、F-3 种阴离子及3 种阴离子混合的氨水溶液中全浸试验后的腐蚀产物进行了分析；利用电化学工作站对TA9 合金的腐蚀速率及表面钝化膜的耐蚀特性进行了探究。结果表明:随温度升高，TA9 合金的全面腐蚀和点蚀均逐渐增强，同一温度下不同阴离子作用时腐蚀宏观形貌无显著差异，其腐蚀产物均为钛的氧化物。TA9 合金的腐蚀速率受温度影响较大，在3 种阴离子混合的氨水溶液中，当温度由20 ℃提高至90 ℃时，腐蚀速率由1.059 97 μm/a 提高至10.619 74 μm/a，腐蚀速率增加了近10 倍；当温度上升至50 ℃后，钝化膜对材料的保护性能降低；相同温度下F-单独存在时电极表面的钝化膜电阻R变化显著，氧化还原反应最为剧烈，导致电极表面钝化膜溶解速率最快，TA9 合金腐蚀速率最高。
• Select
  西安地铁杂散电流对地下管道的影响

  胡建侠, 刘瑞龙

  材料保护. 2023, 56(8): 191-194. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0203

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为了评价新建地铁线路杂散电流对相邻管道的腐蚀，对我国西安运行了3 a 的地铁线路泄露的杂散电流进行了测试，采用失重法测试了外加直流干扰电位为0 ～1.2 V 条件下模拟杂散电流对邻近管道腐蚀速率的影响。结果表明:地铁线路泄流的杂散电流呈三角波形，机车通过时最高，机车驶远后最低，地电位在机车停运时的地电位的上下0.04 V 波动。当轨道周围土壤含水量小于20%(质量分数，下同)时，土壤水分对地下钢铁管道腐蚀的影响大于杂散电流的影响；土壤含水量大于20%时，杂散电流对地下钢铁管道腐蚀影响较大；土壤的水分在25%～30%时，土壤中钢铁管道的腐蚀速率最大，杂散电流和土壤水分的共同作用加速了地下钢铁管道的腐蚀。杂散电流引起的地电位在0.3 V 以下，土壤含水量为20%时，土壤中钢铁的腐蚀速率比没有杂散电流时增大8%以下。
• Select
  社区燃气管道腐蚀热点现场测试与特征识别浅析

  刘 敏, 高观玲, 王拓明, 冯志永

  材料保护. 2023, 56(8): 195-200. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0204

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  由于城市燃气管道服役环境日益复杂，社区燃气管道的泄漏事件频繁发生，因此，有效识别社区燃气管道腐蚀的热点区域，对于社区燃气管道安全运行至关重要。在A、B、C 3 个社区开展了现场测试与试验，测试了A、B、C 3 个社区管道的试片通、断电电位、试片电流密度、地电位梯度以及土壤电阻率等服役参数，采用XRD 分析了与A 社区管道相连的极化检查片腐蚀产物的成分，并对A 社区的燃气管道与周围钢质结构进行了电连接性测试。结果表明:A、B、C 社区燃气管道均存在管地电位明显偏正的现象，且通电管地电位明显正于断电电位，有电流稳定流出。A 社区管道的极化检查片的腐蚀产物主要是Fe3O4、SiO2和Fe2MgO4，其中SiO2主要来自于极化检查片表面的泥土。A 社区燃气管道与周围钢结构物存在电连接，从而加速了管道腐蚀。
• Select
  埋地保温管道腐蚀监测技术应用效果评价与改进方法研究

  薛凯琳, 胡志强, 刘乐乐

  材料保护. 2023, 56(8): 201-209. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0205

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为了进一步明确埋地保温管道的阴极保护效果、完善阴极保护监测技术、降低油田维护成本、保证油田埋地保温管道安全运行，通过对一条埋地保温输送管线进行检测监测试验，分析了目前油田埋地保温输送管道检测监测技术的现场应用效果，设计了一种稳定、廉价的保温层内管道外腐蚀监测装置。结果表明:采用交流电流衰减法(PCM)、直流电位梯度法(ACVG)和交流电位梯度法(DCVG)检测外防腐层，检测结果的准确性会受到防护层的影响。采用高清晰漏磁检测器检测管道腐蚀状态，检测结果误差为6%，但检测结果并不能区分出是内壁还是外壁存在金属损失，需要开挖验证。由于防腐保温层的电流屏蔽作用，阴极保护电位的测量值不能表征管道的真实电位。设计出的基于金属电位差的埋地保温管道外腐蚀监测装置可以长期有效监测埋地保温管道保温层进水情况和管道的阴极保护电位。