材料保护

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何超, 刘灿森, 孙澄川, 卢静, 邓碧欣

材料保护. 2024, 57(5): 1-9. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2024.0095

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为了探究冷喷涂过程中颗粒的加速和变形行为，采用有限元方法模拟了不同粒径铜颗粒在Laval喷枪内的加速过程，并通过粒子图像测速验证模拟结果的准确性。采用耦合欧拉-拉格朗日方法，借助Python语言建立多颗粒碰撞模型，模拟铜颗粒的沉积过程并分析铜涂层的残余应力。颗粒加速模拟结果表明：在相同喷涂条件下，颗粒粒径越大，速度越小。模拟计算得到的颗粒速度分布与实际喷涂中的速度分布接近，平均值相差3.5%。在3 MPa、723 K条件下，模拟了颗粒在不同时刻的碰撞过程，已沉积的颗粒受到后续颗粒的夯实作用，颗粒剧烈变形并填充已沉积颗粒间的孔隙，形成致密的涂层。多颗粒碰撞模型模拟得到的涂层残余应力值(-57.02 MPa)与实际测量值(-42.68 MPa)接近，故该模型能够反映涂层的形成过程及内部残余应力分布。

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基于多角度下TC4钛合金表面多颗粒动态冲蚀仿真研究

张亚辉, 吕晓仁, 柏春光, 杜菲菲, 李兴海, 郭映福

材料保护. 2024, 57(5): 10-17. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2024.0096

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为了准确地预测TC4钛合金材料固体颗粒冲蚀的损伤过程，采用显式动力学有限元分析手段，建立了一个弹塑性有限元模型来模拟三维结构中多颗粒模型的动态冲蚀过程，并结合了Johnson-Cook材料模型和应变累积失效模型。结果表明：最大塑性变形发生在第一次碰撞时，且随着碰撞次数的增加而减小。冲蚀角度和速度显著影响颗粒和靶材表面之间的接触时间，动能损失随着冲蚀速度和角度的增加而增加。在低冲蚀角下，动态冲蚀过程中切向接触力和法向接触力有多个极大值和极小值，冲蚀机理主要是塑性变形和切向剪切。在高冲蚀角下，球形颗粒能很好地模拟冲蚀过程中对材料的剪切和挤压作用。从微观机制上解释了入射角度和入射速度对多颗粒连续冲蚀行为的影响，明确了冲蚀坑的动态冲蚀机理和几何演化规律。

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B元素对激光熔覆AlCoCrFeNiTi高熵合金涂层摩擦学性能的影响

王苓寒, 纪秀林

材料保护. 2024, 57(5): 18-24. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2024.0097

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为了增强高熵合金涂层对钢铁零部件的防护作用并探究非金属元素硼的强化作用，采用激光熔覆技术制备AlCoCrFeNiTiB_x涂层，并借助X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、显微硬度计和多功能摩擦试验机等仪器，探究不同B含量对涂层显微组织结构和摩擦学性能的影响。结果表明：AlCoCrFeNiTiB_x(x=0.05、0.10、0.30)高熵合金(HEA)涂层的晶体结构主要由BCC相和FCC相构成。随着B含量的增加，BCC相增加，晶格畸变加剧。涂层表面平均硬度随着B含量的增加而先增加后减小。高熵合金涂层在10、20、30 N 3个载荷下的平均摩擦系数和磨损率均显著低于GCr15。随着载荷增加，HEA涂层的摩擦系数下降。B元素的添加，有利于降低HEA涂层的摩擦系数和磨损率。AlCoCrFeNiTiB_0.10高熵合金涂层具有最低的平均摩擦系数和磨损率，在20 N载荷下比GCr15的平均摩擦系数下降约20.4%、磨损率下降约95.9%。HEA涂层的主要磨损形式为塑性变形控制的逐层剥落。B元素的添加，在提高涂层硬度的同时，有利于促进氧化膜的生成，从而降低了HEA涂层的摩擦系数和磨损率。

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添加不同含量Ga对新型SnInAg无铅焊料合金耐酸碱性的影响研究

任鹏凯, 徐冬霞, 曹福磊, 褚亚东, 张红霞

材料保护. 2024, 57(5): 25-32. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2024.0098

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为改进Sn-11In-1.5Ag无铅焊料合金焊料的耐蚀性，采用失重法和电化学实验研究了Sn-11In-1.5Ag-xGa(x=0,0.1,0.3,0.5,0.7,质量分数，%)焊料合金在腐蚀环境中的腐蚀行为。利用扫描电镜(SEM)观察Sn-11In-1.5Ag-xGa焊料合金的表面形貌，利用X射线衍射仪(XRD)对焊料表面的腐蚀产物进行表征。结果表明：无论是在酸性还是碱性溶液中，添加的Ga均能提高Sn-11In-1.5Ag焊料合金的耐蚀性。随Ga含量的增加，焊料的耐蚀性也随之增强。对于相同成分的焊料合金，其耐蚀性在碱性溶液中优于酸性溶液。SEM观察表明，在Sn-11In-1.5Ag合金中加入Ga可以明显减轻焊料的腐蚀程度。XRD分析表明，焊料合金在酸性和碱性溶液中的腐蚀产物均为In₂O₃。

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磁场对X70管线钢电化学腐蚀行为的影响

陈旭, 郭大成, 刘付刚, 谢飞

材料保护. 2024, 57(5): 33-41. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2024.0099

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为研究磁场对X70管线钢电化学腐蚀行为的影响以及磁场对在库尔勒土壤模拟溶液中浸泡后X70钢腐蚀行为的影响，利用电化学试验、浸泡试验和金相分析等手段，考察了不同磁场强度、不同磁场方向和有无产物膜时管线钢的电化学腐蚀行为。结果表明：随着磁场强度的增加，X70钢的腐蚀速率先增大后减小；改变磁场方向对X70钢的电化学腐蚀行为无明显影响。X70钢分别浸泡3、5 d后，2种情况下管线钢的腐蚀趋势是相同的，都是随着外加磁场的增加，腐蚀速率增大。X70钢表面有产物膜时的吸附电阻比无产物膜时的大，有产物膜时的腐蚀电流密度也较小，腐蚀程度较轻；而不同浸泡时间对腐蚀电流密度的影响不大。

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TLM钛合金表层TiN/Sn复合涂层的制备及磨损行为研究

杨超, 代燕, 石桦荥, 杨峰, 陈丽

材料保护. 2024, 57(5): 42-51. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2024.0100

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为了提高Ti-25Nb-3Zr-2Sn-3Mo (TLM)钛合金的耐磨性能，采用表面机械复合强化(SMCS)工艺在合金表层制备了复合涂层并研究了复合涂层的显微组织、微观力学性能和摩擦学性能。结果表明：采用表面机械复合强化技术可在合金表层成功制备TiN/Sn复合涂层，随着Sn含量的增加，复合涂层的厚度和粗糙度不断增大，10%、20%、30%、40%Sn涂层的厚度分别为9.08、14.05、18.33、23.55μm; 10%、20%、30%、40%Sn涂层的表面硬度分别为590、529、465、400 HV,相比基体硬度(～230 HV)有所提高。复合涂层的磨损量随Sn含量的增加先减小后增大，20%Sn样品具有最低的磨损量；在干磨损试验中，原样的磨损机制以黏着磨损为主，同时伴随磨粒磨损，复合强化样的磨损机制为磨粒磨损、黏着磨损，同时伴随氧化磨损。

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H₂S/CO₂共存体系气液相中P110钢的腐蚀行为

全青, 张源, 雷鸣, 夏杨, 刘婉颖

材料保护. 2024, 57(5): 50-60. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2024.0101

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为了研究油套管在H₂S/CO₂共存体系高温高压环境气液相中的腐蚀行为及腐蚀机理，利用高温高压反应釜展开了油套管P110钢在CO₂/H₂S共存体系中的动态腐蚀模拟试验。采用失重法计算了试样的均匀腐蚀速率和点腐蚀速率，采用XRD、SEM/EDS、三维光学轮廓显微镜等手段研究了CO₂/H₂S共存体系中P110钢处于液相和气相中的腐蚀行为特征。结果表明：液相中P110钢的均匀腐蚀速率和点腐蚀速率分别为0.026 3 mm/a和0.208 1 mm/a,均大于在气相环境中P110钢的均匀腐蚀速率(0.014 8 mm/a)和点蚀速率(0.156 9 mm/a)。液相中P110钢表面生成的腐蚀产物主要为红褐色粉状疏松的FeCO₃,气相中P110钢表面所形成的腐蚀产物主要为FeCO₃和黑褐色致密均匀的FeS,FeS能抑制环境介质中CO₂、H₂S及Cl^-对基体材料的进一步腐蚀。P110钢在液相和气相中发生的腐蚀主要为均匀腐蚀，局部区域有点蚀，存在局部腐蚀倾向。

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表面喷丸及退火处理对Fe-30Mn-3Al-3Si TWIP钢组织与性能的影响

王坤, 王邦林, 廖兴利, 卢承宏, 蔡承宇, 林继兴, 童先, 王文权

材料保护. 2024, 57(5): 61-67. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2024.0102

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为实现强韧化，对Fe-30Mn-3Al-3Si TWIP钢进行了表面喷丸及退火热处理。采用金相显微镜、X射线衍射仪和透射电子显微镜等手段分析了喷丸以及喷丸结合退火处理对TWIP钢显微组织结构的影响，并利用显微维氏硬度计和万能材料试验机对原始样品、喷丸以及喷丸结合退火处理样品的硬度分布、力学性能及加工硬化行为进行了研究。分析结果表明，喷丸可在TWIP钢表面引起强烈的塑性变形，并形成包含60～100 nm大小的位错胞块的强烈形变层和包含微纳尺度形变孪晶结构的过渡层。该纳米-微米尺度的晶粒尺寸梯度结构可以将TWIP钢表面强烈形变层的硬度显著提升至366 HV_0.1,并在残余压应力联合作用下使试样的屈服强度提升至485 MPa,均远高于初始样品的对应值。但受喷丸引起的表面粗糙和强烈形变层纳米晶塑性低的影响，其断后延伸率仅为41.8%。退火处理后，喷丸样品中的形变组织发生回复与再结晶，其中强烈形变层位置的再结晶晶粒尺寸为1～3μm,硬度也降低至215 HV_0.1。所形成的微米-微米尺度晶粒尺寸梯度结构试样的屈服强度降低至261 MPa,但延伸率增加至65.3%。晶粒尺寸梯度结构有助于增加TWIP钢屈服与抗拉强度，但不利于延伸率的提升。

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Nb掺杂对VN薄膜组织、力学及摩擦学行为的影响

蒋成燕, 贾金龙, 冯毅, 郭小汝, 刘万佳

材料保护. 2024, 57(5): 68-75. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2024.0103

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为理解Nb元素的纳米复合掺杂对VN薄膜的结构、力学和摩擦学性能的影响，利用反应磁控溅射方法制备氮化钒(VN)和氮化钒铌(VNbN)薄膜，借助场发射扫描电镜(FESEM)、原子力显微镜(AFM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计、纳米压痕仪、摩擦试验机、光学显微镜和台阶仪等仪器对2种薄膜的微观结构、力学行为以及摩擦学行为进行了对比分析。结果表明：原子分数10.37%的Nb元素的掺杂，使得VNbN薄膜柱状晶结构的致密度更高，且表面粗糙度下降了45.26%。纳米压入结果显示，VNbN薄膜的硬度为20.47 GPa,比VN薄膜的硬度增加了7.51%,H/E和H³/E²值也比VN薄膜的分别高18.64%和49.25%。摩擦学分析表明，Nb的加入使得VNbN薄膜的常温摩擦学性能显著改善，其摩擦系数低至0.35,磨损率低至3.30×10^-6mm³/(N·m);400℃及600℃高温下VNbN薄膜的摩擦系数低至0.58,同样低于VN薄膜的。但其高温时的耐磨性明显下降，这是由于Nb元素的加入并未改善VN薄膜的高温抗氧化性，高温下VNbN薄膜的硬度相比于VN退化得更快，摩擦时承载力更低，薄膜更易脱落所致。

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微纳米α-Al₂O₃改性丙烯酸树脂-有机硅烷复合钝化对不锈钢硬度及耐蚀性的影响

伏建康, 马常帅, 冉长荣, 王运厚, 郭太雄, 张千峰

材料保护. 2024, 57(5): 76-82. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2024.0104

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通过微纳米α-Al₂O₃改性丙烯酸树脂-有机硅烷复合而成的无铬钝化液作用于不锈钢基板表面，探究其在不锈钢表面形成的微纳米α-Al₂O₃钝化膜对不锈钢表层性能的影响。通过表面硬度测试、扫描电镜测试，分析基板表面特征。同时，通过涂层附着力测试和电化学测试，探究涂层的粘结强度和基板的耐蚀性能。结果表明，经微纳米α-Al₂O₃改性的无铬钝化液使不锈钢板材的耐蚀性显著提升，同时对其表面硬度的提升效果达到80%。

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CO₂体系下X70天然气管线钢的电化学腐蚀行为研究

韩晓龙, 王毅, 吴鑫, 张霁

材料保护. 2024, 57(5): 83-89. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2024.0105

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基于新疆某油田天然气输送管线采出水模拟环境，采用电化学测试方法和扫描电子显微镜等分析方法，研究了X70管线钢在4种不同CO₂压力下的电化学腐蚀行为。结果表明：在高含氯离子的模拟采出水溶液中，电化学阻抗谱(EIS)和极化曲线均表明X70钢试样的腐蚀程度随着CO₂压力的增加(0.5,1.0,2.0, 3.0 MPa)变得越来越严重。失重实验结果表明X70钢试样的腐蚀速率随着CO₂压力的增加而增加，压力为3.0 MPa时腐蚀速率最大，为2.573 9 mm/a。XRD结果表明腐蚀产物主要是FeCO₃。扫描电镜结果显示，试样表面的点蚀现象随CO₂压力的增加变得越来越严重，试样表面变得越来越粗糙。这些结果的出现归因于高压CO₂的作用和高浓度Cl^-加剧点蚀的作用。由此可以发现，高CO₂和Cl^-对X70管线钢具有严重的破坏作用。这项工作为预防这种类型的腐蚀提供了借鉴与指导。

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902205DSS在硫酸盐还原菌及铁细菌微生物环境下的腐蚀行为

林建荣, 汤棠, 程文钦, 罗勇, 董应兴, 吕卓伦

材料保护. 2024, 57(5): 90-96. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2024.0106

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针对页岩气田集输管道的细菌腐蚀问题，以2205 DSS为对象，采用SEM、EDS、AFM及电化学分析等方法，对比实验研究了其在无菌及有菌模拟介质[含2.5×10⁴个/mL硫酸盐还原菌(SRB)和6.0×10³个/mL铁细菌(FB)]中的腐蚀行为。结果表明：2种环境下2205 DSS均出现点蚀，但有菌模拟水中试样的点蚀情况更为严重；有菌模拟介质腐蚀试样表面存在许多分散的含Fe、O、S等元素附着物；通过阻抗分析，试样表面钝化膜在微生物影响下发生硫化，导致极化电阻有所下降；极化曲线分析表明，在微生物的影响下试样的腐蚀电位降低，说明其耐蚀性有所下降。通过实验结果分析，2205 DSS在页岩气输送环境下的腐蚀机理为：前期有氧气残留时，主要是FB的活动为主，会产生富含铁的厌氧环境，之后SRB在Cl^-作用下在厌氧区繁殖产生硫化物沉淀，加剧了不锈钢的腐蚀。

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混凝土的腐蚀机理及其防护涂层的研究进展

朱海良

材料保护. 2024, 57(5): 97-104. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2024.0107

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混凝土因抗压性强、价格低廉、资源丰富等优点而成为现代建筑最主要的结构材料，然而，因腐蚀诱发的耐久性问题成为限制其应用和发展的瓶颈。从物理、化学、生物3个因素深入分析了混凝土的腐蚀机理；全面地总结了无机类、有机类、以及无机-有机复合型等典型混凝土涂层的应用现状及其优缺点；介绍了自修复涂层、自清洁涂层等新型涂层的研究进展；最后探讨了混凝土涂层未来的发展趋势，以期对混凝土防护涂层的开发提供新思路。

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钛合金气门在高海拔环境中的应用优势与表面处理

郭思良, 张健, 王海军, 陈文刚, 程家豪

材料保护. 2024, 57(5): 105-118. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2024.0108

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在高海拔环境下，低温低压环境会导致柴油发动机的动力下降和燃烧不完全，这也会导致气门组件磨损加剧。虽然几十年来，气门制造技术已经得到了广泛探索，但是气门组件经常面临高温高压、频繁冲击和摩擦的严峻工作条件，导致摩擦磨损机制变得异常复杂，过去的气门制造优化措施并没有完全解决气门组件磨损的问题。为此，提出了一种新的解决方案，即使用铝化钛合金作为气门材料。该材料具有热强度高和重量轻的优点，非常适合用作柴油发动机气门材料。然而，由于钛铝合金的耐磨性存在短板，因此在投入实际使用之前，需要通过表面处理工艺来改善其摩擦学性能和疲劳特性。总结了多种钛铝合金表面处理方法的研究情况，包括超声表面轧制、激光表面熔覆技术、化学热处理工艺、激光表面微织构等。这些表面处理技术可以有效地改善铝化钛合金材料的摩擦学性能和疲劳特性，并消除对材料表面的负面影响。研究者们还通过使用不同的表面处理技术的复合处理来达到更好的效果。指出了未来的研究重点和方向是深入研究铝化钛合金的精确加工参数以及使用多种加工方式的可行性和作用。这将有助于更好地解决气门组件的磨损问题，提高柴油发动机的性能和可靠性。此外，还需要对铝化钛合金在其他领域的应用进行更广泛地研究和探索。

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气田集输管道缓蚀剂加注有效性问题的综述

刘诗桃, 周军, 梁光川, 万伟, 刘岳龙, 彭思洲, 吕茜娣

材料保护. 2024, 57(5): 119-127. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2024.0109

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在气田的快速发展过程中，随着采出水的逐渐增加和集输管线服役年限的延长，腐蚀问题层出不穷，尤其是刺漏穿孔频次呈逐年上升趋势。针对内腐蚀严重的问题，目前国内外主要采用“定期清管、缓蚀剂预膜及喷注”的方法进行防治。但是目前还未建立合理的集输管道缓蚀剂加药制度，相关的工艺技术流程大多依赖工程经验，其技术体系还缺乏相应的理论指导和评估标准，导致缓蚀剂加注存在适应性差、耗剂量大、膜质量控制难等技术难题。因此亟需开展缓蚀剂加注方案的优化工作，逐步完善缓蚀剂加注技术体系，形成适合现场工况的缓蚀剂加注方案和技术规程，降低气田集输管道内腐蚀程度和刺漏穿孔频次，从而实现缓蚀剂应用与管理的提质增效。为此，总结了缓蚀剂的加注工艺、缓蚀效率评价技术、缓蚀剂现场加注有效性存在的问题以及未来发展趋势，以为气田集输管道缓蚀剂加注技术提供一定的参考。

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沉积气压对AlCrTiSiN涂层组织结构、力学与抗高温氧化性能的影响

管梦雪, 范其香, 郭明璐, 张硕, 郝雪卉, 吴正环, 曹凤婷, 王铁钢

材料保护. 2024, 57(5): 128-136. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2024.0110

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沉积气压是涂层制备的重要工艺参数，为研究其对AlCrTiSiN纳米复合涂层组织结构、力学性能与抗高温氧化性能的影响，采用射频磁控溅射和脉冲直流磁控溅射复合技术，改变沉积气压(0.6,0.8 Pa)制备出2种AlCrTiSiN纳米复合涂层，并利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)及其附带的能谱仪(EDS)、纳米压痕仪等对比分析了2种涂层的结构与性能。结果表明：2种沉积气压下制备涂层的相结构均为fcc-(Al, Cr, Ti)N,均沿(111)晶面择优生长，但0.8 Pa制备涂层的(111)织构系数更大，表明其择优取向更明显。与沉积气压为0.8 Pa制备的涂层相比，0.6 Pa制备的涂层表面颗粒更细小，涂层更致密，具备更佳的力学性能，拥有更优异的抗弹性变形能力、抗塑性变形能力和膜基结合力。这一方面是因为在低沉积气压下沉积粒子到达基体上的能量更大；另一方面是由于0.8 Pa制备的涂层中可能出现了厚度较大并且较软的Si₃N₄相。在900℃氧化6 h后，涂层表面均生成了一层连续、致密的Al₂O₃混合氧化膜，有效阻止了O向涂层内扩散，可对氧化膜下方涂层起到一定的保护作用。随着沉积气压由0.6 Pa增加到0.8 Pa,氧化物颗粒增大，氧化膜厚度增大，抗高温氧化性能下降。

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紫外辐照与壳聚糖接枝联合处理对ABS表面改性效果的影响

刘欣, 赵文霞, 李东萍, 柳芸, 陈怀军, 李鑫巍, 回凯宏, 赵伟, 宋一凡, 闫亚妮, 朱倩

材料保护. 2024, 57(5): 137-143. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2024.0111

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聚丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)是一种应用广泛的工程塑料。将绿色环保的紫外光辐照表面修饰技术与壳聚糖接枝处理技术相结合对ABS基板表面进行改性处理，探究了紫外光辐照条件、壳聚糖醋酸溶液的浓度、改性温度和改性时间对ABS基板表面形貌、表面粗糙度、表面亲水性和表面化学性质的影响。首先使用2 g/L的二氧化钛(TiO₂)作为光催化剂在300 W下对ABS进行光辐照处理30 min,然后利用0.75 g/L的壳聚糖醋酸溶液在70℃下改性处理30 min,通过扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)观察ABS基板表面形貌变化，并利用表面接触角测量仪和X射线光电子能谱(XPS)分析ABS基板表面亲水性能的变化。结果表明，经过紫外光辐照和壳聚糖接枝改性处理后，ABS基板处理后表面形成少量微小孔洞，表面粗糙度较小，但是ABS基板表面亲水基团的浓度大幅增加，表面亲水性明显增强，化学镀铜层光滑平整，颜色粉红，具有金属光泽。

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基于水性硅烷聚合物与Ti/Zr复合化学转化技术在多种金属表面的工艺研究

王文豪, 李英朋, 占稳

材料保护. 2024, 57(5): 144-151. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2024.0112

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以6061铝合金、7075铝合金和镀锌钢为研究对象，通过优化一种水性环氧基硅烷聚合物与氟钛酸/氟锆酸复合化学转化工艺，同步提高了3种金属的耐腐蚀性能。采用电化学性能测试和硫酸铜点滴试验对膜层的耐腐蚀性能进行探讨，并结合扫描电镜(SEM)和能谱(EDX)对转化膜微观形貌及元素组成进行表征分析，最后探讨了钛锆硅烷复合转化膜的成膜机理。结果表明：当选择最优的工艺配方，即WB100水性硅烷2.7%、H₂TiF₆ 2.2 mL/L、H₂ZrF₆ 1.0 mL/L、转化时间90 s、pH=3.7、温度40℃时，多种金属材料的复合转化膜表面均匀致密，具有较优的耐腐蚀性能。成膜机理分析表明，起始钛锆硅烷复合转化膜经3个阶段演变后，最终形成了由金属氧化物和有机单分子膜组成的双层膜结构。

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一步电沉积法制备铜表面稀土镧/石墨烯超疏水复合涂层及其耐腐蚀性能

李小兵, 余雄, 胡顺保, 陈建锋

材料保护. 2024, 57(5): 152-157. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2024.0113

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海洋腐蚀的倾向性是制约铜基材料使用性能和安全性的一个重要因素。因此，提高铜表面耐腐蚀能力成为研究重点。采用一步快速电沉积工艺在铜基表面制备肉豆蔻酸镧/氧化石墨烯(LaM/GO)超疏水复合涂层，采用扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)、水接触角测量和电化学测试等手段对复合涂层的结构及性能进行了表征。结果表明：电沉积阴极表面产生了低表面能材料和花瓣状微纳粗糙结构，涂层表面静态水接触角为154°±3°,滚动角为5°±3°;电位动态极化曲线测量表明，超疏水复合涂层表面的腐蚀电位增加、腐蚀电流密度降低了2个数量级，缓蚀效率达99.34%,耐腐蚀性能得到显著提升；此外，所获得超疏水复合涂层表面显示出优异的防污性能和机械稳定性。

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脉冲电弧离子镀工艺参数对氧化锌压电涂层结构与电阻的影响

步天龙, 贾杰, 李迪, 张大沛, 寇汉鹏, 李文竹, 邓建钢, 兰贞波, 徐卓林

材料保护. 2024, 57(5): 158-164. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2024.0114

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为了给探索、提升ZnO压电薄膜的制备工艺提供一定的科学参考及依据，通过脉冲电弧离子镀的方法在不锈钢基底上沉积结合力强的纳米氧化锌(ZnO)压电涂层，并系统研究工作气压及靶基距这2个关键制备工艺参数对ZnO压电传感涂层的晶体结构及电阻性能的影响。结果表明：工作气压降低则涂层结晶度提高，而随靶基距增大，结晶度先增加后降低，电阻随之降低。这一结果为新型永久薄膜压力传感器(PMTS)在高压及超高压智能套管的压力监测领域的应用提供了一定的科学参考及依据。

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氧化时间对LAZ933镁锂合金微弧氧化热控涂层的结构与性能的影响

张文涛, 辛世刚, 李伟, 黄卿

材料保护. 2024, 57(5): 165-171. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2024.0115

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利用微弧氧化技术在LAZ933镁锂合金表面制备热控涂层，研究氧化时间对涂层热控性能及耐腐蚀性能的影响，采用扫描电镜、X射线衍射仪、表面轮廓仪、测厚仪等仪器分析氧化时间对涂层的表面形貌、组成、厚度、粗糙度的影响。结果表明：随氧化时间逐渐延长，涂层表面的孔洞数量逐渐减少，孔径逐渐增加并出现微裂纹，且涂层的厚度及粗糙度逐渐增加，半球发射率逐渐上升，太阳吸收比逐渐降低，耐腐蚀性能得到提升，在氧化60 min时，涂层的半球发射率为0.85,太阳吸收比为0.38,自腐蚀电流密度相比于LAZ933镁锂合金降低了1个数量级。

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硫脲对电解高性能双面光锂电铜箔性能的影响

刘燕, 陈志林, 孔令花, 张倩倩, 王永森, 唐春保

材料保护. 2024, 57(5): 172-177.

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为研究硫脲质量浓度对铜箔表面形貌、结构、性能以及电解液电化学行为的影响，以磷铜板为阳极，以硫脲(TU)、羟乙基纤维素(HEC)、聚乙二醇(PEG-1000)和聚二硫二丙烷磺酸钠(SPS)作为组合添加剂，采用自制旋转电镀装置以直流电沉积法在TAl钛辊上制备电解铜箔，并利用扫描电子显微镜、铜箔拉伸强度试验仪以及电化学分析等方法，重点考察了组合添加剂中TU对铜箔表面形貌和物理性能的影响。结果表明：在组合添加剂体系中TU具有较强的极化作用，可以抑制铜核的生长，使铜箔结晶更细致，有效地起到光亮和整平作用并提高铜箔力学性能，且组合添加剂间表现出较好的协同效应。在高性能锂电铜箔的制备过程中，可通过适当调整电解液中硫脲的加入量来改善电解铜箔的各项性能。

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酸洗搪瓷钢密着性能影响关键因素研究

蔡珍, 刘永前, 刘洋, 胡俊, 韩荣东, 陈昊, 王辉, 肖厚念

材料保护. 2024, 57(5): 178-183. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2024.0117

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为提高酸洗搪瓷钢的密着性能，研究了酸洗搪瓷钢密着性能的影响因素，包括烧搪时间、脱脂效能、表面色差和表面粗糙度，对不同脱脂程度、表面状态及粗糙度的试样进行涂搪和烧搪，并采用落球冲击法对密着性能评级。结果表明：在850℃进行烧搪时，烧搪时间从5 min延长至10 min,密着等级从2.0级提高至1.0级。同时，烧搪5 min时，脱脂不充分、保护渣增碳所致色差和降低粗糙度都会降低钢板和瓷釉之间的密着性能，其中脱脂不充分和色差的影响可通过延长烧搪时间至10 min进行改善，但延长烧搪时间后，粗糙度对密着性能仍存在显著影响。

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VOCs监测技术及BP神经网络预测模型在船舶涂装车间的应用

韩立新, 张耀元

材料保护. 2024, 57(5): 184-190. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2024.0118

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VOCs污染问题是我国环境保护遇到的最大问题之一。控制和减少VOCs的排放，既是日趋严格的环保标准的要求，也是建设船舶行业绿色生产体系的内在需求。不同环境下的VOCs监测，其内涵、监测项目、监测方法等存在差异又极易混淆。梳理了VOCs监测和浓度分布的有关概念，结合某船厂涂装车间的具体工况，给出了船舶涂装车间排放VOCs的监测方案以及VOCs监测场景下的PID检测器技术应用和在线监测系统的构成，采用神经网络方法构建了监测点VOCs数据与涂装车间空间中任一点VOCs数据之间的关系模型，为实现互联互通绿色制造车间提供了数据支撑。

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安徽省电网用镀锌钢的大气腐蚀及其影响规律

赵骞, 张洁, 李乐民, 缪春辉, 卞亚飞, 滕越, 汤文明

材料保护. 2024, 57(5): 191-198. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2024.0119

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为评估安徽省大气环境下电网镀锌钢构件的腐蚀状态，针对自然曝露1 a、3 a后的镀锌钢试样，利用SEM、EDS及XRD等表征手段开展腐蚀产物组成及其形貌测试，探讨其大气腐蚀机理；采用失重法获取镀锌钢试样的腐蚀速率，结合灰色关联分析，揭示主要环境因素对镀锌钢试样大气腐蚀速率的影响规律。结果表明，镀锌钢试样大气腐蚀产物为ZnO及少量的Zn₅(OH)₆(CO₃)₂和Zn₄(OH)₆SO₄;腐蚀层表面胞状凸起由层片状的Zn₅(OH)₆(CO₃)₂、Zn₄(OH)₆SO₄构成，呈菊花状。腐蚀层结构致密，与镀锌层结合紧密，具有良好的保护性，镀锌钢腐蚀程度低。主要环境因素对安徽省域镀锌钢试样大气腐蚀速率影响程度排序为：温度>相对湿度>O₃>NO₂>PM2.5>PM10>SO₂。温度及大气相对湿度的影响较大，而SO₂的影响较小。

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2024年, 第57卷, 第5期　刊出日期：2024-05-15

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