材料保护

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张子昂, 李欢, 郑少梅, 张嘎, 车清论

材料保护. 2025, 58(1): 1-17. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2025.0001

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环氧树脂涂层因其良好的附着力和优异的机械性能而广泛应用于材料表面防护领域。有机硅改性环氧树脂涂层可以在保留环氧树脂本身性能的同时，提高其韧性、疏水性、耐腐蚀性以及减摩抗磨等性能。本文首先从聚二甲基硅氧烷改性环氧树脂、硅烷偶联剂改性环氧树脂以及多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)改性环氧树脂等方面综述了不同种类有机硅化学改性环氧树脂的已有研究情况，再结合环氧树脂纳米复合涂层的广泛应用，归纳总结了有机硅与纳米颗粒协同改性环氧树脂涂层在超疏水、防腐蚀以及减摩抗磨方面的最新研究进展及应用，深入探讨了有机硅在环氧树脂复合涂层中的作用机理。指出有机硅改性环氧树脂涂层的研究应聚焦在有机硅与纳米颗粒的协同作用以及多功能涂层的性能调控上。

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火电领域激光熔覆金属防护涂层的研究与应用进展

胡涵, 徐金勇, 吴多利, 魏新龙, 李勇, 张超

材料保护. 2025, 58(1): 18-30. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2025.0002

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激光熔覆技术已经成为现代制造业中提高零部件表面性能的重要手段，特别是在电站设备修复和再制造方面显示出了其独特的优势。本文综述了不同类型的激光熔覆工艺以及其在提高材料耐磨性、耐腐蚀性等方面的研究与应用，包括激光熔覆技术在火电站领域应用的最新进展，以及在超临界/超超临界电站的应用进展；详述了哈氏合金、镍基合金等材料在激光熔覆过程中表现出的优异性能，包括陶瓷颗粒增强、元素成分选择以及工艺参数优化等。此外，还探讨了激光熔覆技术面临的挑战和未来发展方向，包括工艺参数的优化、涂层新材料的制备、提高熔覆效率和涂层质量的新技术。通过激光熔覆技术能够有效地提高发电设备的耐用性和可靠性，尤其是在超临界/超超临界条件下的高温高压环境中。未来激光熔覆技术的发展挑战主要集中在工艺参数的进一步优化、新型涂层材料的研发、提升熔覆效率和涂层质量的新技术开发。解决这些挑战将有效提高发电设备在高温高压环境中的耐用性和可靠性，为该领域的可持续发展提供重要支持。

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国内外航天器超黑消杂光涂层的研制现状及产业启示

张北, 张家强, 张东, 牛鎏

材料保护. 2025, 58(1): 31-39. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2025.0003

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在空间光学系统中，具有高吸收性能的超黑涂层是抑制光学杂散光、提高光学系统检测信噪比和成像质量的关键材料，被广泛应用于航天器星敏感器、空间相机等产品。目前国内外常用的消杂光涂层技术有阳极氧化、超黑Ni-P、碳纳米管、黑硅、黑漆等，本文对国内外航天器常用消杂光涂层技术以及研制进展进行系统综述，揭示了国内在高性能超黑涂层的工程应用方面仍与国外存在差距，提出应当进一步促进产学研一体化，推进产品的工程转化应用，同时进一步开展耐空间环境的高性能材料研究的发展思路，为我国航天器消杂光涂层研制及产业发展提供启示。

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热镀锌表面超疏水膜层构筑及其耐腐蚀性能研究

曾连连, 常强, 钟细明, 孔纲, 车淳山, 赖德林

材料保护. 2025, 58(1): 40-48. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2025.0004

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为构筑热镀锌表面耐腐蚀超疏水膜层，首先通过简易的浸泡法对热镀锌表面进行粗化处理，然后用硬脂酸的醇溶液对其进行表面改性修饰。采用正交试验探究了粗化时间和改性时间对膜层耐腐蚀性能和超疏水性能的影响，通过红外分析、热重分析和X 射线光电子能谱分析等手段对膜层表面物质组成进行了确认，使用扫描电子显微镜观察膜层形貌，并对超疏水膜层形成机理进行了讨论，通过电化学测试方法对膜层耐腐蚀性进行分析，还测试了膜层的耐冰冻稳定性。结果表明:最佳工艺参数为粗化时间4 h，改性时间20 min；超疏水膜层表面呈团簇花瓣状结构；超疏水膜层具有较优的耐腐蚀性能和耐腐蚀稳定性，其交流阻抗值达到7×106 Ω∙cm2，比原始热镀锌样品高出4 个数量级；另外，该超疏水膜层还表现出良好的耐冰冻稳定性。

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AMT/Na₂MoO₄/EDTA有机-无机体系对带锈青铜的复效缓蚀作用研究

江澜, 和天逸, 董文强, 夏琦兴

材料保护. 2025, 58(1): 49-55. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2025.0005

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为提高带锈青铜器的耐腐蚀性能，采用2-氨基-5-巯基-1，3，4-噻二唑(AMT)、钼酸钠(Na2MoO4)、乙二胺四乙酸二钠(C10H14N2Na2O8，EDTA)对带锈青铜样品进行缓蚀处理。通过扫描电子显微镜(SEM)、X 射线衍射(XRD)、红外光谱和电化学方法等研究了缓蚀剂对带锈青铜耐蚀性的作用，探讨了其对青铜器锈蚀层的复效缓蚀机理。结果表明:带锈青铜样品的主要成分为CuCl、Cu2(OH)3 Cl 等有害锈，宏观呈现浅绿色。通过AMT/Na2MoO4/EDTA 缓蚀处理后，锈层宏观颜色基本不变，粗糙度降低，微观上更加致密。此外，缓蚀处理后试样的耐腐蚀性能明显提升，腐蚀电流密度下降1～2 个数量级。 AMT 和Na2MoO4的复配处理效果阻止了带锈青铜的持续腐蚀，EDTA 可去除带锈青铜样品中不稳定组分，提高锈层的整体致密度，有效提高了带锈青铜的缓蚀效果。

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Q235和Q345钢在武汉大气环境中24个月的腐蚀行为

余建飞, 陈志坚, 张明, 周学杰, 陈昊, 吴军, 杨琴

材料保护. 2025, 58(1): 56-63. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2025.0006

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为研究输电铁塔设备常用Q235 和Q345 钢在湖北武汉大气环境中的腐蚀行为，在武汉大气曝晒站进行了24 个月户外大气曝晒试验，采用宏观形貌分析、微观形貌分析、XRD 分析和电化学测试等手段进行试样分析。结果表明:Q235 腐蚀失重约为Q345 腐蚀失重的1.5 倍；Q235 和Q345 的腐蚀产物都主要为γ-FeOOH、α-FeOOH和Fe3O4；2 种钢在腐蚀的过程中受阳极溶解反应控制，Q345 的耐蚀性优于Q235，二者的锈层稳定性均随曝晒时间的延长而更加稳定，自腐蚀电位增大，腐蚀电流密度减小。

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铜-石墨自润滑材料与不同表面处理的对磨件配副的摩擦学行为研究

曹爱军, 井慧哲, 刘代平, 徐秀芳, 程祥勋, 范克龙, 马富存, 朱衍顺, 赵泽翔

材料保护. 2025, 58(1): 64-74. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2025.0007

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合理的配副能够提高轮胎活络模具摩擦副的服役寿命，但目前缺乏对轮胎活络模具实际摩擦工况下配副的研究，针对此现状开展了研究，为合理选择轮胎活络模具的摩擦副提供指导。为模拟轮胎活络模具实际摩擦工况，自主研发了试验设备，分别采用激光淬火试块、Ni-P 合金试块、QPQ(氮碳氧复合处理技术)试块与铜-石墨自润滑材料配副，对比了3 组摩擦副的摩擦系数、磨损量、磨损后表面以及磨屑的形貌和成分，阐明了摩擦磨损的机理。结果表明:与铜-石墨自润滑材料配副，激光淬火试块和QPQ 试块的摩擦系数曲线平缓稳定，而Ni-P 合金试块的摩擦系数曲线波动范围较大，平均摩擦系数由小到大依次为激光淬火试块<Ni-P 合金试块<QPQ 试块；在摩擦过程中，激光淬火试块不断以磨粒磨损的形式损耗，QPQ 试块基本无磨损，表面仅受轻微的磨粒磨损，而Ni-P 合金试块表面无损伤；与激光淬火试块配副，铜-石墨自润滑材料以磨粒磨损、黏着磨损、疲劳磨损的形式损伤，在Ni-P合金/铜-石墨摩擦副中，铜-石墨自润滑材料主要以黏着磨损的形式损耗，而与QPQ 试块配副，铜-石墨自润滑材料则以磨粒磨损的形式不断磨损，磨损量从小到大排列顺序依次为QPQ 试块<激光淬火试块<Ni-P 合金试块。综合摩擦副的磨损情况，与铜-石墨自润滑材料配副，QPQ 试块最为适用，服役寿命最长。

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不同温度下CF/PPESK复合材料吸湿老化行为有限元分析

李昱鹏, 佟野, 雷明凯

材料保护. 2025, 58(1): 75-81. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2025.0008

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聚芳醚砜酮(PPESK)复合材料可作为耐高温涂料、耐磨自润滑材料被广泛用于核电装备零部件防护。为了研究温度对碳纤维增强聚芳醚砜酮(CF/PPESK)复合材料吸湿老化行为的影响，建立二维复合材料模型，利用ABAQUS 对25 ℃和100 ℃条件下CF/PPESK 复合材料的吸湿行为及吸湿应力分布规律进行研究。根据获得的水分浓度场数据，对CF/PPESK 复合材料随温度及时间变化的吸湿应力场进行了分析。结果表明:水分在CF/PPESK 复合材料的扩散过程基本满足Fick 扩散定律；温度越高，达到吸湿平衡越快，吸湿应力越大，当高温状态长时间吸湿导致材料内部饱和吸湿时，最大应力达到140.2 MPa，最大吸湿应力出现在纤维排列间距最近的基体区域。

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超声冲击对Al₂FeCoNiCrW_0.5高熵合金涂层摩擦磨损性能的影响

张冲, 李庆达, 郭建永, 汪昊, 刘鸿媛

材料保护. 2025, 58(1): 82-88. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2025.0009

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为探究超声冲击处理对Al2FeCoNiCrW0.5高熵合金涂层摩擦磨损性能的影响，采用激光熔覆工艺在45钢基体表面制备Al2FeCoNiCrW0.5高熵合金涂层，并对涂层进行5 min 和10 min 的超声冲击处理(UIT)，测试和分析了不同超声冲击时间下高熵合金涂层的微观组织、显微硬度和摩擦磨损性能。结果表明:涂层由BCC 相和FCC相组成，超声冲击处理前后，涂层的相结构并未发生改变，超声冲击后涂层晶粒发生细化，局部达到纳米晶尺寸。10 min 内，随着超声冲击时间的延长，涂层的硬度不断提高，表面显微硬度最大为893 HV0.5。相同摩擦磨损试验条件下，10 min 超声冲击处理涂层的磨损体积为3.391 mm3，耐磨性较未进行超声冲击处理的涂层提高了20%。超声冲击处理前后高熵合金涂层的磨损机制由磨粒磨损、氧化磨损和黏着磨损转变为磨粒磨损和氧化磨损，超声冲击处理可有效提升高熵合金涂层的摩擦磨损性能。

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甘氨酸衍生物缓蚀剂的合成与性能研究

郭强强, 赵海燕, 石春杰

材料保护. 2025, 58(1): 89-96. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2025.0010

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为了提高甘氨酸的缓蚀率，通过分子设计，在甘氨酸分子上引入疏水碳链。运用红外和核磁进行了结构表征，表明成功合成了甘氨酸衍生物。通过失重法、极化曲线、电化学阻抗和扫描电子显微镜对甘氨酸衍生物在1 mol/L HCl 中对碳钢的缓蚀性能进行了研究，并进行了热力学分析和缓蚀机理探讨。失重法结果表明甘氨酸衍生物缓蚀剂的缓蚀率高于甘氨酸，当甘氨酸衍生物的添加量为100 mg/L 时，缓蚀率就可以达到93.04%。热力学分析表明甘氨酸及其衍生物缓蚀剂在碳钢表面的吸附均遵循Langmuir 等温吸附模型，属于物理化学吸附，但甘氨酸衍生物的吸附自由能的绝对值较大，因此其分子与碳钢表面的作用更强。极化曲线表明添加了甘氨酸衍生物的阳极曲线向低电流密度方向移动，表现为阳极缓蚀剂。通过扫描电镜可看出添加了甘氨酸衍生物的碳钢表面光滑，无明显的腐蚀痕迹，表明甘氨酸衍生物对碳钢具有良好的保护作用。

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高功率脉冲磁控溅射制备TiN和TiAlSiN纳米涂层的腐蚀磨损性能

车智强, 闫旺, 酆毅, 张越, 宗鹏安

材料保护. 2025, 58(1): 97-102. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2025.0011

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为了探究高功率脉冲磁控溅射制备TiN和TiAlSiN纳米涂层的腐蚀磨损性能和磨损机理，采用高功率脉冲磁控溅射技术在AISI 304不锈钢基体表面沉积了TiN及TiAlSiN涂层。采用X射线衍射仪对涂层相结构进行分析；采用纳米压痕仪测试涂层的纳米硬度和杨氏模量；采用微米划痕仪测试2种涂层的结合力；采用电化学原位腐蚀磨损仪研究了涂层在空气介质和在NaCl水溶液中的腐蚀磨损性能。结果表明：2种涂层具有相似的面心立方结构特征，表面结构光滑致密。TiN涂层硬度为19.3 GPa, TiAlSiN涂层硬度增至38.1 GPa。TiAlSiN涂层的划痕结合强度失效临界载荷为27 N,是TiN涂层的2倍多，划痕形貌光滑，并且未发生剥落失效。在相同的磨损条件下，TiN涂层发生严重剥落并导致摩擦系数波动，磨损机制为严重的磨粒磨损。TiAlSiN涂层磨痕呈现细小犁沟，磨损机制为磨粒磨损和氧化磨损的复合机制。此外，TiAlSiN涂层表现出比TiN涂层更强的水润滑性能，摩擦系数为0.1,开路电位为-0.088 V。综上，TiAlSiN涂层相较于TiN涂层显示出更高的硬度和韧性，提高了对抗裂纹萌生和扩展的能力，同时表现出优异的耐腐蚀磨损性能。

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超声滚压道次对AZ31B 镁合金拉-拉疲劳性能的影响规律研究

孙幸子, 李顺龙, 陈庆强, 孙捷, 亓新春, 路来骁

材料保护. 2025, 58(1): 103-108. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2025.0012

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为提高AZ31B 镁合金在高应力水平下的疲劳性能并揭示相关的作用机制，采用超声滚压工艺对其进行不同道次(2、4、6)滚压处理，并对滚压处理前后AZ31B 镁合金的疲劳寿命、表面粗糙度、微观组织以及显微硬度进行测试分析。结果表明:经2 道次滚压处理后，AZ31B 镁合金的疲劳寿命最佳，较原始试样延长了53.6%；疲劳性能的提高与表面粗糙度的降低有关，但并非主导因素。经超声滚压处理的镁合金表层晶粒显著细化，形成了235～315 μm 厚的塑性变形层，显微硬度呈现先升高后降低的趋势；晶粒细化和剧烈的塑性变形对镁合金疲劳性能的提高有重要贡献。本工作的研究结果为镁合金抗疲劳制造提供了理论依据和试验基础。

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核废处理回转煅烧炉用高温合金氧化行为研究#br#

王琴, 王成旭, 刘仲礼

材料保护. 2025, 58(1): 109-115. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2025.0013

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两步法冷坩埚玻璃固化技术是目前国际主流的高水平放射性废物处理方法，而回转煅烧炉作为其中的关键设备，其结构材料的高温氧化问题关乎该技术的工业化应用，具有重要的研究意义。高温合金具有较好的高温强度，然而其能否作为回转煅烧炉的结构部件有待验证。对316H 不锈钢、镍基690、哈氏N 合金与镍基625 合金4 种高温合金进行了高温氧化试验。通过测量样品的增重，绘制氧化动力学曲线，采用X 射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)分析氧化膜的物相组成、形貌与成分，分析4 种高温合金的氧化机理。结果表明:在600℃下4 种试样都表现出较好的耐氧化性能，其增重均较小。 800 ℃时，哈氏N 合金和316H 不锈钢的耐氧化性能较差，氧化层疏松且有脱落；镍基690 合金的耐氧化性能较好，其氧化层较致密，但氧化膜颗粒较粗大。镍基625 合金的耐氧化性能最佳，氧化速率常数Kp约为1.43×10－7 mg2/(cm4∙s)，其氧化膜由稳定的Cr2O3组成，且氧化膜均匀致密，晶粒细小。镍基625 合金因具有优异的耐氧化性能，可用作回转煅烧炉的结构材料，有利于延长设备的使用寿命。

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交流输电线路对埋地管道的耦合干扰规律数值模拟研究

赵雅蕾, 陈炜, 程伟, 蓝卫, 吴祥, 马立明

材料保护. 2025, 58(1): 116-124. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2025.0014

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在能源公共走廊内，交流输电线路与埋地管道路由选择的相似性使得管道不可避免地进入交流干扰影响区，导致管道交流腐蚀、阴极保护系统异常，威胁管道运行安全。为研究交流输电线路对埋地管道的耦合干扰规律，依据管道等效电路及电磁感应理论，采用CDEGS 软件建立输电线路对埋地管道交流干扰模型，计算典型输电线路特性参数、管道参数、敷设环境参数下的交流干扰强度及安全距离。结果表明:管道交流干扰电压与交流输电电流成正比；当3PE 管道与输电线路并行长度小于20 km 时，交流干扰电压与并行长度成正比；当管道与输电线路距离较近时，相间距和平均高度对交流干扰电压影响较大；随着间距增大，交流干扰电压先增大后减小；基于大量数值模拟提出适用于现场工程的安全距离判定图与交流干扰电压曲线，为新建管道路由选择及已建管道干扰防护提供参考依据，降低管道交流干扰风险。

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Al-Zn-In-Sn-Mg系五元铝基牺牲阳极材料在油田采出水中的性能研究

孙良, 韩鹏岳, 曹燕燕, 刘佳, 贾晋, 黄一丹

材料保护. 2025, 58(1): 125-133. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2025.0015

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为研究Al-Zn-In-Sn-Mg 系五元铝基牺牲阳极材料在油田采出水中的性能，熔炼了4 组不同合金含量的Al-Zn-In-Sn-Mg 系铝基牺牲阳极材料，测试了4 组牺牲阳极材料在采出水环境下的开路电位、电流效率、腐蚀均匀性以及腐蚀产物的黏附情况。用金相显微镜、扫描电镜和能谱观察材料的组织、第二相形态以及合金元素的分布情况；通过动电位极化曲线、电化学阻抗谱和加速腐蚀试验，最终筛选出了4 组阳极试样中性能最好的阳极材料，并根据电化学测试结果分析了合金材料在采出水中的活化机理。

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试片状态及环境因素对管道交流干扰测试影响规律研究

梁栋, 胡绍磊, 郑宇恒, 王彬彬, 高博文, 祝烺贤, 闫茂成

材料保护. 2025, 58(1): 134-140. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2025.0016

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管道杂散电流测试受所用试片面积、表面状态、土壤电阻率等众多因素的影响，与理论计算值存在较大差异，给干扰评价和缓解措施的制定带来不确定性。通过典型干扰管道现场测试和室内模拟试验，研究试片状态、试片面积(模拟防腐层破损面积)和局部土壤电阻率等因素对交流电压、交流电流密度等交流干扰参数的影响规律。结果表明:试片面积对交流电流密度影响明显，随试片面积增大，所测交流干扰电流密度显著减小；环境土壤电阻率越低，所测交流电流密度越大。试片表面状态对交流电流密度测试结果影响显著，预埋试片和预腐蚀试片所测交流电流密度显著高于新试片。阴极保护作用下，预埋或预腐蚀试片表面局部环境碱化，pH 值升高，局部土壤电阻率降低，导致试片扩散电阻降低，进而使预埋或预腐蚀试片所测交流电流密度结果明显升高。

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排水采气井场工艺管道腐蚀失效分析

宋成立, 宁长春, 方艳, 马超, 王帅

材料保护. 2025, 58(1): 141-148. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2025.0017

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对排水采气井场一段工艺管道开展失效分析，以明确管道的失效原因。采用了宏观检查、化学成分分析、金相组织检验、腐蚀产物微观表征等方法，重点分析了管道材质性能、腐蚀过程及机理。结果表明:该管道本体和焊缝的材料性能差异较大，管道表面产物成分主要是CaCO3、FeCO3、Cu 和Cu2O，管道发生了点蚀、冲蚀和垢下腐蚀3 种损伤形式。失效原因主要是在含CO2、Cl－等酸性介质和较高温度的环境下，焊缝优先发生电化学腐蚀，以及在高流速下弯头外弧侧产生显著的冲刷腐蚀，并在容易结垢的直管段引起垢下腐蚀，最终导致在焊缝和弯头外弧侧优先穿孔泄漏。建议对同类型排水采气井场的工艺管道焊缝和弯头进行无损探伤，对发现腐蚀严重的管段及时更换，同时加强对新建管道焊接质量的监控。

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1100 铝板阳极氧化过程中白条缺陷成因的研究分析

杨书瑜, 朱冉冉, 陈雨楠, 钱维锋, 李秀磊, 张曦, 韩逸

材料保护. 2025, 58(1): 149-154. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2025.0018

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为了探究1100 铝板在阳极氧化过程中表面出现白条缺陷的原因，通过化学成分分析、宏观形貌分析、表面粗糙度分析、扫描电镜及能谱分析、X 射线衍射分析等方法，对阳极氧化后的1100 铝板表面出现的白条缺陷进行研究。结果表明:白条缺陷区域的AlFeSi 相种类、数量和面积分数都不及正常区域多，在阳极氧化后因AlFeSi相而产生的蚀坑和蚀孔少于正常区域，表面粗糙度也比正常区域小，使得白条缺陷区域在自然光下受到的漫反射少于正常区域，因此颜色上比正常区域白亮。

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2025年, 第58卷, 第1期　刊出日期：2025-01-15

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