材料保护

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熊凡奇, 揭晓华, 卢静, 孙澄川, 邓碧欣

材料保护. 2024, 57(6): 1-7. DOI：10.16577 / j.issn.1001-1560.2024.0120

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为了提高镁合金的耐磨耐蚀性并拓展其应用领域，首先采用冷喷涂法在镁合金基体表面沉积一层Al-20%(质量分数)Al₂O₃(缩写：Al-Al₂O₃)涂层作为复合涂层过渡层，然后采用大气等离子喷涂法在其表面制备Al₂O₃-13%(质量分数)TiO₂(缩写：AT13)面层，从而获得Al-Al₂O₃/AT13复合涂层。采用扫描电镜分析了过渡层与面层的表面与截面形貌，借助显微硬度仪和万能试验机测定了复合涂层的显微硬度与结合强度，采用摩擦磨损仪测定了复合涂层的摩擦系数与磨损率，利用动电位扫描技术研究复合涂层在3.5%(质量分数)NaCl溶液中的腐蚀行为。结果表明：Al-Al₂O₃过渡层与AT13面层的显微硬度分别为(42.3±13.7) HV_0.1、(838.8±87.6) HV_0.1,Al-Al₂O₃/AT13复合涂层结合强度为31.2 MPa;在40 N载荷和10 min的磨损条件下，复合涂层的稳定摩擦系数与磨损率为0.74、5.94×10^-5mm³/(N·m),与镁合金基体[1.89×10^-4 mm³/(N·m)]相比，磨损率减少了68.6%;在经过30 min的3.5%NaCl溶液浸泡后，复合涂层的腐蚀电位为-927 mV,腐蚀电流密度为1.81×10^-5 A/cm²,与镁合金基体相比，腐蚀电位增大了742 mV,腐蚀电流密度下降了1个数量级。

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Al₂O₃+TiO₂复合颗粒对激光熔覆Inconel 718基润滑涂层显微组织及高温磨损行为的影响研究

张普, 曹四龙

材料保护. 2024, 57(6): 8-19. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2024.0121

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针对Inconel 718镍基合金易在宽温域条件下发生磨损失效的问题，选用2种不同含量Al₂O₃+TiO₂颗粒(10%,20%,质量分数)作为陶瓷增强相，利用激光熔覆技术制备了2种Inconel 718-MoS₂-Al₂O₃-TiO₂高温耐磨润滑复合涂层，系统地研究了复合涂层的微观组织、力学性能和摩擦学性能，以为其在摩擦学领域的应用提供数据支持。结果表明：复合涂层主要由γ-Ni固溶体、γ'-Ni₃(Ti, Al)金属间化合物、Ti₃O₅和Al₂O₃陶瓷增强相以及MoS₂润滑相共同组成。当TiO₂和Al₂O₃的含量达到20%时，更高含量的Ti₃O₅和Al₂O₃有利于涂层高的硬度和弹性模量，显微硬度最高可达455 HV_0.3,然而会造成Ti₃O₅和Al₂O₃物相晶粒粗大，不利于弹性模量和抗塑性变形能力的提升。当摩擦温度为室温～200℃时，TiO₂和Al₂O₃含量为10%的复合涂层的摩擦系数和磨损率显著升高并达到了最大值，磨损机理主要为磨粒磨损和片层脱落；随着温度升高到400℃,涂层磨痕表面能够形成连续氧化膜促使磨损率显著降低。当温度达到600～800℃,2种复合涂层摩擦表面都能形成连续光滑的氧化膜起到润滑效应，使摩擦学性能得到显著改善，特别是磨损率相比于Inconel 718合金涂层降低1个数量级。当TiO₂和Al₂O₃含量达到20%时，复合涂层在中高温下有更优异的摩擦学性能。通过对比发现Inconel 718-MoS₂-Al₂O₃-TiO₂复合涂层相比于Inconel 718合金涂层在室温～800℃表现出更优异的摩擦学性能。

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机械/化学稳定性超疏水涂层的构筑及其防腐性能研究

张鹏, 白光亚, 倪向萍, 李雨桓, 陈静远, 彭正, 杨承刚, 刘钪, 张林, 严涵, 林修洲

材料保护. 2024, 57(6): 20-28. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2024.0122

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超疏水涂层可以有效地阻碍含水腐蚀介质对表面的侵入、附着、凝结行为。然而，传统超疏水涂层差的机械和化学稳定性极大地限制了其在复杂苛刻环境中的应用。为此，采用氧化石墨烯(GO)和纳米二氧化硅(SiO₂)复合聚二甲基硅氧烷(PDMS)与环氧树脂(EP)混合基体，结合喷涂技术在Q345钢片表面形成PDMS-EP@SiO₂-GO超疏水涂层，并对涂层的超疏水、自清洁、防污、耐机械磨损、耐化学侵蚀和防腐性能进行研究。结果表明，PDMS-EP@SiO₂-GO水接触角高达166.57°,滚动角小于3°。由于GO的强化增强作用，涂层能对水温为20～100℃的液体保持155°以上的接触角，对酸碱溶液保持160°以上的接触角，且滚动角均小于4°;在经过砂纸摩擦(40 m总摩擦长度)和30次循环胶带粘脱后，涂层依旧拥有超疏水能力，接触角维持在152°以上。此外，PDMS-EP@SiO₂-GO优异的拒水性使得它具有良好的防污和自清洁性能。在腐蚀防护方面，PDMS-EP@SiO₂-GO的最低频阻抗值提升了1个数量级，电荷转移电阻提升了2个数量级，表现出了优异的耐腐蚀性能。PDMS-EP@SiO₂-GO解决了传统超疏水涂层较弱的机械/化学稳定性的问题，可以实现对金属基体的持久性保护，增强了实用性，助力了机械装备在全寿命周期内的安全可靠服役。

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热基锌铝镁镀层钢切边初始腐蚀机理和保护性能研究

庞晟, 何鑫, 商婷, 刘超, 程学群

材料保护. 2024, 57(6): 29-35. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2024.0123

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以低铝低镁型Zn1.5Al1.1Mg热基锌铝镁镀层板为研究对象，采用SEM、EDS、XRD等方式，明确了低铝低镁锌铝镁镀层板其切边的初始腐蚀机制，并通过SEM、XRD对浸泡实验和循环腐蚀实验后的试样其切边处的腐蚀产物种类和形貌进行分析，研究锌铝镁镀层对其切边处的保护性能。结果表明：锌铝镁镀层其切边是由纯Zn相、Zn-MgZn₂二元共晶、Zn-MgZn₂-Al三元共晶3种组织构成；含有MgZn₂相的三元共晶和二元共晶在锌铝镁切边的腐蚀初期通常作为腐蚀萌生点，进而扩展到整个镀层；在锌铝镁镀层切边的长期腐蚀过程中，Zn元素起到主要保护作用，游离的Zn²⁺通过形成碱式碳酸锌[Zn₅(OH)₆(CO₃)₂]和碱式氯化锌[Zn₅(OH)₈Cl₂·H₂O]在镀层切边处堆积，阻碍腐蚀介质的纵向扩展，当其转变为多孔氧化锌时，镀层保护失效，切边受到破坏。

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钛合金焊接接头表面超疏水涂层的构建及性能研究

王丽媛, 张景纯, 孙二举, 吕晓辉, 魏恩泽, 翁恒志, 王志毅, 卢毅

材料保护. 2024, 57(6): 36-42. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2024.0124

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为提高钛合金焊接接头的耐蚀性能，以TA2焊接接头为基体，采用微弧氧化和低能修饰相结合的方法，分别在母材区、焊缝区和热影响区制备超疏水涂层。使用金相显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、傅立叶变换红外光谱仪(FTIR)表征了试样的显微组织、微观形貌和化学成分，通过电化学阻抗谱(EIS)测试了试样在3.5%(质量分数)NaCl溶液中的耐蚀性能。结果表明：微弧氧化处理获得了大脑状微米级沟槽结构，其物相组成为锐钛矿型TiO₂,经过低能修饰后，3个区域的水接触角分别为154.5°、152.3°和153.6°,滚动角分别为2.9°、4.4°和3.2°,表现出良好的超疏水性。在EIS测试中，超疏水涂层的容抗弧半径最大、微弧氧化涂层的次之，二者均提高了基体的耐蚀性能，其中，热影响区超疏水试样的电荷转移电阻相较于基体的提高了近7倍，具有最佳的耐腐蚀性能。

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锌铝镁板表面硫脲改性水性丙烯酸树脂-有机硅烷复合钝化膜的耐蚀性能研究

马常帅, 冉长荣, 伏建康, 王运厚, 郭太雄, 张千峰

材料保护. 2024, 57(6): 43-51. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2024.0125

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为探究硫脲改性水性丙烯酸树脂-有机硅烷复合钝化膜对锌铝镁镀层耐蚀性能的影响，以水性丙烯酸树脂-有机硅烷作为主要成膜物质，添加不同含量的硫脲复配出无铬钝化液，对锌铝镁镀层进行复合钝化。采用Nano ZS90型纳米粒度仪测试硫脲的粒径大小，采用Nicolet 6700型傅立叶红外光谱仪(FTIR)测试硫脲的结构，通过全浸试验、电化学测试和中性盐雾试验，分析复合钝化膜的耐蚀性能，并探究了硫脲含量对复合钝化膜腐蚀速率的影响。结果表明：硫脲对锌铝镁镀层的耐蚀性起到了缓蚀作用，但是硫脲含量过多，会使钝化膜的缓蚀性下降，对比了3种不同硫脲添加量，当钝化液中硫脲的质量分数为0.5%时，锌铝镁镀层的耐蚀性最优。硫脲与水性丙烯树脂-有机硅烷发生了交联作用，腐蚀后与金属形成配合物，形成了致密的网状结构，提高了膜层的致密性，从而降低了膜层的腐蚀速率。

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CeO₂-ZrO₂-Al₂O₃/丙烯酸防腐涂料的制备及性能研究

汪秀, 李乾坤, 王继虎, 李辉, 吴远东, 温绍国, 梅大江

材料保护. 2024, 57(6): 52-58. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2024.0126

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为探究填充不同质量的无机填料CeO₂-ZrO₂-Al₂O₃(CZA)粉体对丙烯酸涂料防腐性能及各项力学性能的影响，采用共沉淀法经过干燥煅烧合成了CZA粉体样品，将得到的CZA粉末配以市场上常用的分散剂、消泡剂等助剂在丙烯酸树脂中充分分散，并以刮涂的处理方法在经过处理的铁板上制备不同质量分数的丙烯酸防腐涂层。采用XRD、SEM和EDS对CZA粉体样品进行物相分析，利用力学性能测试和电化学防腐性能测试对涂层附着力、硬度、粗糙度、弯折性能、耐磨性、拉伸强度、断裂伸长率、防腐性能等特性进行评估。结果表明，制备得到的CZA粉体为固溶体，呈现四面体结构，添加CZA粉末后，涂层硬度提高，由HB上升至1H,弯曲性能皆为1T,耐磨性能得到提高，附着力皆为1级。与没有添加CZA的丙烯酸防腐涂层相比，CZA增强了涂层的防腐性能，当填料添加质量分数为10%时，涂层防腐性能最佳。该丙烯酸类防腐涂料具有一定的防腐性能，能够有效防止腐蚀介质对材料的腐蚀，未来在防腐领域具有一定的应用前景。

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火电厂再生水中的微生物对管道的腐蚀行为研究

武梦婷, 朱志平, 曹洁, 汤甜, 石西尧

材料保护. 2024, 57(6): 59-67. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2024.0127

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为探究火电厂以再生水为水源时供水管道的微生物腐蚀行为，采用环状生物膜挂片反应器，动态模拟了再生水管道运行状况，通过测定溶液pH值、电导率，试片失重，电化学参数(如氧化还原电位、极化曲线、交流阻抗)、细菌数量并结合SEM、EDS、XRD等手段研究了铁细菌(IOB)、硫酸盐还原菌(SRB)及这2种混合菌对Q235钢腐蚀的影响过程和机理。结果表明，2种细菌数量随时间的延长而增长，再生水的pH值先降后升、电导率则稳步增长，环境中的细菌数与此时管材的腐蚀速率呈正相关性，SRB是影响微生物腐蚀的主要菌种；通过EDS和XRD分析发现不同环境下的腐蚀产物主要成分：IOB时腐蚀产物以FeOOH为主，存在少量Fe₂O₃、Fe₃O₄;SRB时腐蚀产物主要为氧化铁和硫化铁；而SRB+IOB共存时主要腐蚀产物为Fe₂O₃、Fe₃O₄和FeS;同时管道前期表面产生的微生物膜和腐蚀产物会抑制Q235的腐蚀，后期微生物膜失活、覆盖的腐蚀产物脱落，又会使腐蚀加速。

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基体表面粗糙度对非晶碳薄膜摩擦磨损性能的影响

李一治, 刘京周, 丁子珊, 江小辉, 郭维诚, 鞠鹏飞

材料保护. 2024, 57(6): 68-73. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2024.0128

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为了探究不同基体表面粗糙度对非晶碳薄膜摩擦磨损性能的影响，改善2Cr13试样表面在601EF润滑脂润滑下的摩擦学性能，使用机加工、抛光等方式在2Cr13试样表面制备不同的表面粗糙度，然后采用磁控溅射法在不同粗糙度样件表面制备非晶碳薄膜，采用球-盘接触的摩擦磨损试验研究了在601EF润滑脂润滑条件下非晶碳薄膜及氮化硅球的摩擦磨损性能，通过光学显微镜对磨损处进行分析。结果表明：与基体表面对摩的Si₃N₄球均磨出了明显的平台，而基体表面并未出现明显的磨痕，Ra范围在0.20～0.75μm样品对偶球的磨损量要小，磨斑面积范围为0.152～0.165 mm²,磨损形式为黏着磨损，Ra范围在0.95～3.19μm样品对偶球的磨损量要大，磨斑面积范围为0.228～0.275 mm²,出现了犁沟状磨痕，磨损较为严重；在相同的工况条件下，随着基体表面粗糙度的增大，两摩擦副间的启动、平均摩擦系数以及Si₃N₄球的磨损量均呈先减小后增大再减小的趋势，当Ra为0.56μm时，非晶碳薄膜的摩擦学性能最好，摩擦系数曲线较为稳定，平均摩擦系数为0.162,其对偶球磨损量最小，为0.152 mm²。基体表面粗糙度影响非晶碳薄膜的摩擦学性能，通过机加工、抛光等手段在基体表面制备合适的粗糙度可以得到具有良好减摩性能的表面。

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载荷对非晶碳基薄膜腐蚀磨损性能的影响

员朝鑫, 王向谦, 刘斌, 强进, 谢明玲

材料保护. 2024, 57(6): 74-80. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2024.0129

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腐蚀环境条件下的动力件经受腐蚀和磨损的双重损伤，载荷的往复作用使得金属表面的钝化层失去作用而加速损伤，非晶碳基薄膜在腐蚀和摩擦领域展现出优异的防护性能。为了研究载荷对非晶碳基薄膜腐蚀磨损性能的影响，明确各个损失分量随载荷的变化关系，采用磁控溅射在304不锈钢表面制备了a-C薄膜、a-C:Cr薄膜和a-C:Si薄膜，通过动电位极化测试3种薄膜在5.0 mol/L HNO₃条件下的静态腐蚀行为，同时结合3种薄膜在去离子水和5.0 mol/L HNO₃环境下的不同载荷作用的磨损量，分析研究了载荷对腐蚀摩擦过程中各个分量的影响。结果表明：Si掺杂使a-C薄膜的腐蚀电流密度从1.11×10⁽-6 )A/cm²降低至3.96×10⁽-7 )A/cm²,Cr掺杂后腐蚀电流密度略微降低；随着载荷的增加3种薄膜的腐蚀损伤分量降低，机械磨损分量相应增加，对应的腐蚀-磨损交互作用对薄膜的损伤作用减弱。

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316L不锈钢在Cl^-与SO₄^2-协同作用下的腐蚀行为研究

赵恒瑞, 侯政煜, 杨海燕, 梁守才, 程龙生, 王丹, 谢飞

材料保护. 2024, 57(6): 81-87. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2024.0130

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为了降低腐蚀对海洋油气管道正常运行的危害，利用电化学试验中的交流阻抗技术以及循化极化技术研究了模拟南海海洋环境中Cl^-与SO₄^2-的协同作用对316L不锈钢腐蚀行为的影响，并结合扫描电子显微镜(SEM)对316L不锈钢表面的腐蚀形貌进行表征。结果表明，当SO₄^2-含量恒定时，Cl^-含量的升高会使容抗弧半径、极化电阻R_p以及点蚀电位E_b均降低，当Cl^-含量从0升至50 g/L时，316L不锈钢表面出现了明显的腐蚀情况。当Cl^-含量恒定时，SO₄^2-含量的升高会使容抗弧半径、R_p以及E_b值均减小，同时试件表面的腐蚀坑直径扩大，深度出现逐渐加深的情况。

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气固两相流弯管冲蚀磨损研究进展

胡宗武, 邢蕊, 卢利锋

材料保护. 2024, 57(6): 88-95. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2024.0131

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冲蚀磨损是固体表面与具有一定速度的含有固相微粒的流体相互作用所产生的一种材料磨损现象。冲蚀磨损广泛存在于工业生产中，是造成很多机械设备失效和破坏的一个重要原因。尤其是气固两相流条件下弯管遭受着严重的冲蚀磨损问题，使用寿命大大缩短，甚至造成重大的安全生产事故。为了给多相流条件下设备的冲蚀磨损研究及抗冲蚀磨损提供参考，综述了近年来气固两相流条件下弯管冲蚀磨损的研究现状及进展；其次，阐述了目前研究气固两相流弯管冲蚀磨损的主要方法，重点总结了常用的试验研究装置和数值模拟方法的优缺点；最后，对未来气固两相流条件下弯管冲蚀磨损研究进行了展望。

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青铜文物的腐蚀特征及防护策略研究

和天逸, 王海宁, 梁皓哲, 宋俊飞, 邹鸿立, 王恩泽, 钱佑宇, 董文强, 夏琦兴

材料保护. 2024, 57(6): 96-101. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2024.0132

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铜文物保护是金属类文物保护工作中的难点。介绍了青铜文物在不同影响因素作用下的锈层产生机制和典型青铜病害,重点以粉状锈为例概述了青铜文物有害锈防治策略的研究进展。在此基础上,提出了未来青铜文物保护的发展方向。

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CCUS海上管线设施的腐蚀与选材研究进展

冯桓榰, 刘子轩, 武广瑷, 杨芝乐, 邢希金, 王竹

材料保护. 2024, 57(6): 102-112. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2024.0133

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海上碳捕集、利用与封存(CCUS)腐蚀环境相对陆上更为恶劣，管道与设施外部处于海洋环境中，内部为超临界CO₂及腐蚀性杂质。综述了CCUS中海上设施的腐蚀风险与选材情况。金属的腐蚀风险包括CO₂-H₂O相诱发的腐蚀风险、气相杂质诱发的腐蚀风险、Cl^-诱发的腐蚀风险。金属的选材主要包括碳钢、低合金钢、耐蚀合金等，应依据不同的CCUS工况选择合适的金属材料。此外，非金属材料在超临界CO₂介质环境中受到化学腐蚀及物理降解，在超临界CO₂测试后，非金属材料的渗透率、膨胀率增大，力学性能下降。长周期服役后，非金属管道存在老化风险。目前，超临界CO₂体系下材料的腐蚀失效机理研究有待进一步完善，CCUS海上设施选材还不成熟，尤其是在含有多种杂质气体的复杂工况下，仍需要更多地研究完善CCUS海上设施材料的选择体系，以支撑海上CCUS技术规模化应用。

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液压支架内壁激光熔覆铁基耐磨涂层工艺及性能研究

张超, 王成, 王伟, 党雷, 蒋鲤鸿

材料保护. 2024, 57(6): 113-120. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2024.0134

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为改善液压支架立柱内壁的磨损性能，以3种不同Ni含量的铁基合金粉末为原料，采用激光熔覆技术在某液压支架立柱内壁分别制备了X1,X2,X3 3种铁基涂层。通过金相显微镜、三维共聚焦表面形貌仪、万能试验机、高速往复摩擦磨损试验机等对其显微组织、力学性能及摩擦学性能进行分析。结果表明：3种涂层组织均致密均匀，与基体呈良好的冶金结合，熔覆层主要由BCC结构α-Fe和(Fe-Cr)固溶体组成，其中X2与X3熔覆层有(Fe-Cr-Ni)相形成；3种涂层中X1的抗拉强度为563 MPa, X2的抗拉强度为597 MPa, X3的抗拉强度为470 MPa, X2的抗拉强度最高；3种涂层磨损率均小于基体，其中基体的磨损率约为X2涂层磨损率的8倍左右，基体的磨损机理主要为黏着磨损和磨粒磨损，涂层的磨损机理主要为磨粒磨损。

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制备工艺参数对氟碳树脂/铝粉涂层红外发射率的影响

马创, 王振, 王新宇, 冯增辉, 王新礼, 刘兰轩

材料保护. 2024, 57(6): 121-130. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2024.0135

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为获得发射率较低的涂层，多集中在树脂与填料组分的筛选上，而涂层制备过程中的工艺参数对其发射率的影响研究较少，且未对各制备工艺间的相互影响作用进行分析。为此，选择铝粉作为金属填料，氟碳树脂作为黏合剂制备了低红外发射率涂层，先进行单因素试验，调控涂料的黏度(通过改变涂料中稀释剂添加量实现)、涂层的湿膜厚度以及固化温度，分析了3种工艺参数共同作用下对涂层中铝粉排布以及涂层红外发射率的影响。通过响应曲面法进一步分析了各工艺参数相互间的影响，并得到最优工艺参数组合，为涂层的实际制备过程做出指导。结果表明：3种工艺参数对涂层发射率的影响程度依次为涂料黏度>固化温度>湿膜厚度，在稀释剂添加量为78 g,膜层厚度为60μm,固化温度为73℃时，涂层在3～5μm波段的红外发射率为0.141,8～12μm波段的红外发射率为0.177。

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铝合金微弧氧化复合电解液的优化研究

王俊, 冯军, 金凡亚, 赵颖超, 杨旭东, 袁绍华, 齐华荣

材料保护. 2024, 57(6): 131-138. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2024.0136

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为了得到成膜性和耐磨性良好且较厚的陶瓷膜层，以磷酸钠和六偏磷酸钠为基础电解液，同时加入钨酸钠和四硼酸钠作为添加剂，组成一种新型的复合电解液。在此复合电解液体系下，对1060铝合金进行微弧氧化处理。以膜层厚度和膜层表面孔隙率为优化指标，利用L₉(3⁴)正交试验优化电解液配方，研究了在此电解液配方下制备出的陶瓷膜层的微观形貌、表面孔隙率、物相组成、厚度、显微硬度和耐磨性。结果表明：用磷酸钠浓度为32.0 g/L、四硼酸钠浓度为16.0 g/L、钨酸钠浓度为4.5 g/L、六偏磷酸钠为30.0 g/L的配方制备出的陶瓷层表面微孔均匀、膜层致密，陶瓷层厚度达22.8μm,膜层孔隙率为3.86%,显微硬度达475 HV,耐磨性较基体有较大幅度提升，陶瓷层主要由γ-Al₂O₃和少量α-Al₂O₃构成。

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金相制备工艺对纳米氧化锆涂层显微组织评定的影响

李双月, 常辉, 王俊哲, 崔凤静, 贾博文, 栾胜家, 张甲, 徐娜, 高明浩, 常新春

材料保护. 2024, 57(6): 139-146. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2024.0137

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为制备出能够表征所分析样品真实状态的金相试样，从而对涂层的显微组织作出准确评价，以纳米氧化锆涂层为研究对象，采用不同镶嵌方式制备金相样品，基于正交试验研究不同磨抛工艺参数对涂层显微组织评定的影响，并通过纳米CT法测量涂层的孔隙率，对其结果进行验证。结果表明：采用真空冷镶嵌方式可显著减少涂层颗粒的脱落，影响涂层孔隙率的因素从大到小排序依次为粗磨时研磨盘转数、粗磨时夹具转数、粗抛时间、研磨及粗抛时压力。优化后最佳磨抛工艺参数如下：研磨及粗抛时压力为15 N,粗磨时研磨盘转数为200 r/min,粗磨时夹具转数为50 r/min,粗抛时间为9 min。此工艺下涂层孔隙率为4.26%,显著减少了涂层颗粒的脱落，能够制备出反映涂层真实显微组织结构的金相样品，达到了准确评价涂层性能的目的。纳米CT法检测结果与本方法相符。

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低浓度硫酸铜对化学镀Ni-P镀层微观结构及性能的影响

周柏玉, 黄仁超

材料保护. 2024, 57(6): 147-153. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2024.0138

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为改善镍磷(Ni-P)镀层的表面质量、提高Ni-P镀层的性能，在化学镀Ni-P镀液中加入少量的硫酸铜(CuSO₄·5H₂O)制备Ni-P镀层。利用扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪分析了镀层的表面形貌、成分和结构，研究了CuSO₄·5H₂O浓度对镀层的微观结构、表面粗糙度、光泽度、硬度、耐磨性和耐蚀性的影响。研究表明：当CuSO₄·5H₂O浓度为0.1 g/L时，镀层为致密的非晶态节瘤状组织，具有最佳的耐蚀性；当CuSO₄·5H₂O浓度为0.2 g/L时，镀层表面质量最好，硬度高、耐磨性优异，但镀层中出现少量微晶态Ni-Cu固溶体，耐蚀性下降；当CuSO₄·5H₂O浓度超过0.2 g/L后，镀层为混晶态菜花状组织，镀层表面的质量和耐蚀性随CuSO₄·5H₂O浓度的增加不断恶化。

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三羟甲基丙烷棕榈油酸酯的合成及其润滑性能研究

张嘉锐, 叶俊, 陈羽欢, 孙明, 徐贺, 李茂生, 徐立庶, 余林

材料保护. 2024, 57(6): 154-164. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2024.0139

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为替代矿物基润滑油，制备出稳定性好、易降解、环境友好的植物油基润滑油，采用天然产物棕榈油酸，以三羟甲基丙烷为原料，酸性阳离子树脂Amberlyst为多相催化剂制备润滑剂三羟甲基丙烷棕榈油酸酯(TMPTO),研究了制备条件对TMPTO酯化率的影响，并筛选出最佳合成参数。测试了TMPTO的运动黏度、黏度指数、闪点等物理性质，采用NMR、FTIR、DSC、TG对TMPTO的结构和热氧化稳定性进行了表征；采用四球试验机、接触角测量仪、XRF对TMPTO的抗磨损性能、润湿性和防铝腐蚀性能进行了测试。结果表明：在反应温度180℃,真空度0.09 MPa,醇酸摩尔比1.0∶3.1,反应时间5 h,催化剂用量0.2%(质量分数)的条件下，棕榈油酸的酯化率达到81.53%,催化剂重复使用4次后的酯化率仍保持在81.15%。制备的三羟甲基丙烷棕榈油酸酯的酸值仅为1.87 mg KOH/g,具有较高的闪点(238℃),具有优异的防铝腐蚀性能、润湿性、热氧化稳定性和极压抗磨性能：最大无卡咬负荷P_B为88 kg,最大烧结负荷P_D为620 kg。

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超高功率连续激光清洗工艺参数对Q355B钢清洗质量的影响

李昌奇, 刘列, 韩良华

材料保护. 2024, 57(6): 165-174. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2024.0140

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为了探究Q355B钢在超高功率连续激光清洗下的效果，采用超高功率光纤激光器对Q355B钢表面的铁锈等污染物进行清洗试验，研究超高功率下激光扫描速度和功率对清洗质量的影响并计算清洗效率。结果表明：清洗速度≤110 mm/s时激光对基体损伤较大，速度≥140 mm/s时仍有部分锈蚀存在于基体表面，速度在120～130 mm/s时基体未损伤并可有效去除锈蚀层；当速度恒定为120 mm/s时，功率在7 500 W以下时锈蚀未除净，功率在8 500 W以上时基材发生损伤。用SEM分析清洗前后钢材表面的微观形貌，用XRD和EDS对工件表面进行表征，随着扫描速度从100 mm/s提高到150 mm/s,功率从7 000 W提高到9 000 W,清洗后钢材表面的铁含量呈现先增加后降低的趋势，而氧含量则呈现先降低再升高的趋势。当激光功率为8 000 W,扫描速度为120 mm/s时，清洗后的工件表面铁元素的质量分数达到了峰值，约为79.25%,氧元素的质量分数则达到谷值，约为20.75%。计算得出激光清洗效率最高可达43.2 m²/h。通过调节激光功率和扫描速度能在安全去除大部分Q355B钢表面污染物的同时提升材料表面的显微硬度，从而达到理想高效的激光清洗效果。

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某双管同沟敷设管线阴极保护系统干扰防护数值模拟研究

陈帅, 李洪福, 罗小武, 肖会会, 时彦杰, 罗泰星, 刘艳明, 王晨, 吕祥鸿, 崔光磊

材料保护. 2024, 57(6): 175-185. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2024.0141

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为明确同沟敷设管道阴极保护系统相互干扰规律及干扰防护措施，以新疆油田某双管同沟敷设管道(D219和D457)为模型，设置D219管道的涂层破损率为0.1%,D457管道的涂层破损率为0.1%、0.5%、1.0%,采用数值模拟方法对不同阴极保护设计及阴极保护干扰防护措施的有效性及适用性进行评估。结果表明：采用浅埋阳极单独阴极保护的同沟敷设管道存在阴极保护系统相互干扰，随着干扰管道D457防腐层破损率的增加，其对并行管道D219的干扰程度增强，施加均压线措施可有效降低干扰；采用浅埋阳极联合阴极保护+均压线措施可消除同沟敷设管道阴极保护系统的相互干扰，当双管同沟管道防腐层破损率相差较大(D219 0.1%,D457 1.0%)时，改善效果较为显著；对于采用深井阳极联合阴极保护的同沟敷设管道，当D457防腐层破损率较大(1.0%)、土壤电阻率较高(50Ω·m)时，其阴极保护效果较差，采用均压线+牺牲阳极措施对阴极保护效果的改善作用不明显，而增大深井阳极输出电流联合均压线措施可显著改善同沟敷设管道的阴极保护效果。

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大牛地气田某集输管道腐蚀机理研究

周军, 彭思洲, 刘诗桃, 韩杰林, 熊梓豪, 梁光川

材料保护. 2024, 57(6): 186-193. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2024.0142

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为明确大牛地气田某集输管道腐蚀问题，针对现场的腐蚀挂片与腐蚀管段采用腐蚀速率测试、微观形貌观察及腐蚀产物分析等方法，研究了该集输管道在H₂S/CO₂共存环境下的腐蚀机理，为制定相应腐蚀防护措施提供基础。研究表明：腐蚀挂片平均腐蚀速率为0.092 3 mm/a,高于行业标准要求的0.076 0 mm/a,局部腐蚀速率约为0.157 0 mm/a,孔蚀系数约为2.7,腐蚀管段试片蚀坑最大深度为88μm;腐蚀产物膜结构疏松，保护性能较差；腐蚀产物中C、O和S元素的含量远高于20碳钢的化学成分，腐蚀产物主要由FeCO₃、FeS、Fe₂O₃组成，说明集输管道所发生的腐蚀主要是由CO₂和H₂S遇潮湿环境后导致的。

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闪蒸换热器腐蚀失效机理与完整性管理对策研究

王传平, 吕小明, 张洪杰, 刘俊麟, 彭万里, 刘明明, 钟萧林, 佟旭波

材料保护. 2024, 57(6): 194-198. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2024.0143

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某处理站闪蒸换热器管束腐蚀穿孔失效频发，为此对管束外部介质及管束表面腐蚀产物进行了分析测试。结果表明，壳程中的凝析油介质含少量的水，水质成分中含有高浓度氯离子、钙离子，同时含有HCO^-₃。在管束表面形成了黑色的垢层，垢下具有成片的腐蚀坑，局部腐蚀严重。通过对腐蚀产物的形貌、元素和化合物的分析，腐蚀产物主要为FeCO₃,并在管束表面形成了富氯层，因此建立了垢下协同HCO^-₃,Cl^-腐蚀机理。最后，建立了以失效控制为核心的闪蒸换热器完整性管理流程，形成了具有针对性的风险评价方法和失效控制措施，为处理站安全生产提供了保障。

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某电厂低压加热器管板与壳体T型焊接接头开裂失效分析

徐文芳, 黄超鹏, 张涛, 陈建华

材料保护. 2024, 57(6): 199-205. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2024.0144

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某电厂低压加热器服役5年后，管板和壳体的T型焊缝部位发生严重开裂；通过宏观检查、断口形貌分析、金相组织分析、能谱分析(EDS)、化学成分分析和硬度检测等检验检测，对焊缝开裂原因进行了分析。分析表明：由于焊接热影响区(HAZ)存在对碱应力腐蚀开裂敏感的淬硬马氏体组织，且焊接接头未进行消应力热处理，在碱性环境中，管板焊接热影响区发生了碱脆，支裂纹在焊缝中扩展穿透造成设备失效。对T型焊接接头失效的原因进行分析，对类似场合换热器设计、制造和使用具有借鉴意义。

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2024年, 第57卷, 第6期　刊出日期：2024-06-15

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