材料保护

Select

王星, 李诚, 冯杰才, 彭效海

材料保护. 2025, 58(2): 1-18. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2025.0019

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

铝基碳化硅(SiC/Al)复合材料具有高强度、低密度等优异性能，广泛应用于航空、航天等领域。然而，SiC/Al 复合材料的硬度和熔点都较高，电火花、机械加工等传统加工方法存在加工效率低、质量一致性差等问题。近年来，超快激光因具有极短脉冲宽度、极高脉冲能量等特点，有望成为SiC/Al 复合材料新的高效高质表面加工方法。阐明材料对激光能量的吸收及传递是揭示超快激光加工复杂物理化学过程的首要解决的问题。此外，明确材料的去除机制是实现高精高效超快激光加工的关键，为按需制备表面微纳功能性结构提供了理论基础。因此，针对SiC/Al 复合材料超快激光表面加工过程，总结了超快激光与材料相互作用时的能量吸收、能量传递和材料去除机制的研究现状；其次，分析了SiC/Al 复合材料超快激光表面微纳结构制备工艺与表面润湿性、胶接性能等应用现状；最后，梳理了SiC/Al 复合材料超快激光表面加工目前面临的挑战和未来发展趋势。

Select

金属应力腐蚀行为研究新进展

蒋裕, 孙耀宁, 程旺军, 徐一飞, 孟阿聪, 王鹏博

材料保护. 2025, 58(2): 19-30. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2025.0020

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

金属材料因其强度高且具有一定的耐蚀性，易于加工和价格低廉的优点，已广泛应用于建筑、工程、能源和制造业等领域。作为工程结构材料，金属容易暴露在各种复杂、恶劣受力的环境中，从而导致金属应力腐蚀问题十分突出。金属应力腐蚀开裂(SCC)作为一种极具破坏性的腐蚀类型，常受到材料、腐蚀环境、应力三者的共同作用。由于影响应力腐蚀行为的因素众多，且腐蚀环境复杂多样，因此给应力腐蚀问题的研究也带来了诸多困难和挑战。本文总结归纳了金属材料应力腐蚀的研究进展，并从腐蚀机理、研究方法和环境因素等方面阐述了金属应力腐蚀的影响，以供相关从业人员参考。

Select

冷喷涂Ti-Ta-金刚石复合涂层的组织和耐腐蚀性能研究

张靖, 周红霞, 李文权

材料保护. 2025, 58(2): 31-41. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2025.0021

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

为提高冷喷涂钛涂层的耐腐蚀性，采用球磨法制备出Ta 质量分数为0、5%、10%和15%的Ti-Ta-10%金刚石复合粉末。通过冷喷涂技术在Ti6Al4V(TC4)基体上沉积复合涂层，采用X 射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、金相显微镜(OM)、显微硬度和电化学工作站对冷喷涂Ti-Ta-10%金刚石复合涂层的组织形貌和性能进行分析。结果表明:复合粉末中金刚石对球形Ti 颗粒形成较好包覆，Ta 颗粒弥散分布在涂层中，复合涂层较为致密，孔隙率较低，在球磨和喷涂过程中粉末未发生相变。电化学分析表明:Ta 的加入能够使Ti-Ta-金刚石复合涂层在3.5%NaCl 溶液中的耐腐蚀性能增强，且当Ta 含量为10%时，涂层的耐腐蚀性能最好。

Select

基于灰色关联分析的M142 铝合金表面Ni-Fe 镀层的脉冲电化学沉积工艺和性能的多目标优化研究

马越, 叶兵, 杨成, 安明东, 周飞

材料保护. 2025, 58(2): 42-55. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2025.0022

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

为了提升M142 铝合金材料表面的显微硬度、耐磨性和耐腐蚀性，采用田口方法设计L16正交实验来研究脉冲电化学沉积参数对Ni-Fe 镀层的力学性能、耐磨性能以及耐腐蚀性能的影响。基于方差分析研究脉冲参数电流密度、占空比和脉冲频率对镀层硬度、摩擦系数、磨损率、自腐蚀电流密度和电荷转移电阻性能的影响，最终通过灰色关联分析实现脉冲工艺的多目标优化。结果表明:脉冲参数中的占空比对Ni-Fe 镀层显微硬度的影响最为显著，而电流密度对镀层耐磨性能和耐腐蚀性能的影响较大。此外，使用灰色关联方法综合分析Ni-Fe 镀层的显微硬度、耐磨性以及耐腐蚀性这3 项性能，最终得出当脉冲参数频率为2 000 Hz、占空比为50%、电流密度为2 A/dm2时，Ni-Fe 镀层的综合性能最佳，具有最大显微硬度301.0 HV0.05和最大电荷转移电阻14 148 Ω·cm2以及最小摩擦系数1.06、最小磨损率51.45×10-4 mm3/(N·m)和最小自腐蚀电流密度0.57 μA/cm2。对比优化前后镀层的微观结构发现Ni-Fe 镀层晶粒的细化是性能再次提升的主要原因。

Select

CZTS/α-Fe₂O₃ 纳米晶复合薄膜的制备及对Q235 碳钢的光阴极保护性能研究

李博, 邓洪达, 苟显桃, 余浩杰

材料保护. 2025, 58(2): 56-65. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2025.0023

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

为了提高单一α-Fe2O3薄膜的光阴极保护性能，采用阳极氧化法和溶胶-凝胶法在碳钢表面制备了CZTS/α-Fe2O3纳米晶复合薄膜。使用扫描电子显微镜(SEM)、X 射线衍射(XRD)和紫外可见光漫反射光谱(UVVis DRS)分析了薄膜的形态、成分和光吸收特性。此外，还利用电化学阻抗谱(EIS)、莫特-肖特基(Mott-Schottky)曲线、极化曲线以及薄膜电极与裸碳钢耦合产生的光电流研究了薄膜的光电传输特性。结果表明:与α-Fe2O3薄膜相比，复合薄膜具有更好的光吸收范围。在光照条件下，复合薄膜的载流子浓度、光电流和薄膜阻抗均高于黑暗条件下的薄膜。此外，纳米晶复合薄膜比α-Fe2O3薄膜表现出更高的光电化学反应活性。在光照条件下，复合薄膜的腐蚀电位相对空白碳钢样品的负偏移为336 mV，复合薄膜对碳钢的腐蚀具有显著的保护作用。纳米晶复合薄膜还因其P-N 异质结而提高了光阴极保护性能，在光照下的正向光电流高于黑暗中的正向光电流。

Select

不同浸锌时间锌-铁-镍合金在铝基表面生长机制研究

毛志军, 吴丹红, 张昕琦, 周杰, 陈海波, 郑精武

材料保护. 2025, 58(2): 66-72. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2025.0024

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

为提高铝表面的浸锌合金层的结合力，对碱性溶液中纯铝表面生成锌-铁-镍合金置换层的反应机理进行探讨，并建立相应的成核模型。分别通过SEM 和XRF 分析不同浸锌时间和浸锌温度下锌合金置换层的形貌和成分。结果表明，在浸镀反应初期，铁和镍优于锌在铝表面的催化活性点形成晶核，而反应后期锌配位化合物解离并吸附在已生成晶核的铝表面，使铁和镍晶核成长减缓，而锌的成核和长大占据优势，显示异常共沉积现象。在异常共沉积阶段，锌合金置换层按“点-线-面”模式在铝表面逐渐生长，即先在活性点生成晶核，然后相邻的晶核长大成线形颗粒，然后在线形颗粒边缘或凹凸处又生成第2 层晶核，这样层层重叠生长，使置换层致密、厚度增加，并逐步覆盖铝基体。初期反应生成的细小晶核数量是快速生成薄而致密的浸锌层的关键。

Select

锆酸钆热障涂层表面三防漆附着性及隔热性能研究

李春, 高旭, 耿琼, 杨震晓, 倪立勇, 杜欣蔚, 李婷, 马康智, 文波

材料保护. 2025, 58(2): 73-82. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2025.0025

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

通常在航天飞行器热端部件表面喷涂热障涂层来提升金属基材的承温能力，涂层在生产后常面临数年的贮存期，为了提升热障涂层的防盐雾、防湿热、防霉菌(三防)性能，可在其表面涂覆三防漆。本工作研究了TL-43三防漆在不同显微形貌的锆酸钆(GZO)热障涂层表面的润湿和铺展行为，并测试了涂层的附着力，明确了GZO＋TL-43 复合涂层在高温热暴露过程中的热导率变化规律及物理本质。结果表明:GZO 涂层在等离子焰中熔融良好，呈典型的层状结构，增加喷涂距离可以显著降低GZO 涂层的表面粗糙度及未完全熔融的直径为1 ～3 μm的细小粒子数量，进而降低TL-43 涂料在其表面的接触角，当喷涂距离为110 mm 时沉积的GZO 涂层上TL-43 的接触角低至37.8°。不同工艺下，复合涂层的附着力均为0 级。当喷涂距离为90 mm 时制备的GZO-90 和TL-43复合后涂层在制备态下的热导率为0.94 W/(m·K)，隔热性能与单一的GZO 涂层相比较弱，但在1 100 ℃下热暴露10 min 后GZO-90＋TL-43 复合涂层和单一的GZO 涂层的热导率均变为约0.86 W/(m·K)。本研究对在热障涂层上喷涂三防漆提供工艺基础，同时对等离子喷涂层上有机涂料的喷涂具有良好的借鉴作用，也可以为复合涂层的结构设计提供理论支撑。

Select

SO₂沉积速率对6061-T4铝合金在模拟海洋大气环境中腐蚀行为的影响

刘伟, 李洪林, 吴海旭, 石玲

材料保护. 2025, 58(2): 83-91. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2025.0026

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

为考察铝合金在含SO2环境中的腐蚀行为规律，通过干/湿交替循环腐蚀试验，结合电化学分析、EDS能谱分析、FTIR 分析等方法，研究了SO2沉积速率对6061-T4 铝合金在模拟海洋大气环境中腐蚀行为的影响。结果表明:在试验范围内，较低的SO2沉积速率可显著促进腐蚀反应的进行，提高腐蚀速率。但是，随着沉积速率逐渐增大，SO2对腐蚀反应的促进作用逐渐减弱，并在腐蚀后期出现抑制作用。当SO2沉积速率增大至2 000 mg/(m2·d)时，SO2对腐蚀反应只呈现抑制作用。 SO2发生氧化、水解反应，生成SO42-与H＋，导致基体表面液膜酸化，是SO2促进铝合金腐蚀的主要原因。 SO2沉积量增大，导致基体与液膜界面处溶解氧的浓度梯度迅速降低，以及由Al2(SO4)3与AlCl3组成的腐蚀产物层阻碍腐蚀性介质接触基体表面，是SO2对铝合金的腐蚀反应产生抑制作用的主要原因。

Select

基体预热温度对激光熔覆抗水蚀涂层性能的影响

薛翔, 李勇, 王孝恩, 刘刚, 谢威威, 王明远

材料保护. 2025, 58(2): 92-100. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2025.0027

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

为进一步提高激光熔覆涂层的抗水蚀性能，采用自研改进高速钢合金粉末(X2)在17-4PH 钢表面通过激光熔覆技术沉积覆层，利用显微硬度计、光学显微镜、水蚀试验台等仪器研究了基体预热温度对激光熔覆X2覆层力学性能、组织形貌与抗水蚀性能的影响。结果表明:制备的熔覆层组织均较为均匀致密，预热温度为150 ～200 ℃时熔覆层的平均显微硬度相比100～150 ℃时提升了21.6 HV0.2，适当地提升基体预热温度可以有效提升熔覆层的显微硬度，经80 h 水蚀试验后，基体预热温度为150～200 ℃时的激光熔覆层的失重仅为未预热激光熔覆覆层的50%，其水蚀坑最大深度仅为未预热激光熔覆覆层的1/10，抗水蚀性能显著提升。

Select

硬质颗粒对冷喷涂2024铝合金涂层耐磨性能的影响

代雪婷, 宋圣强, 南健

材料保护. 2025, 58(2): 101-107. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2025.0028

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

针对纯2024 铝合金耐磨性能差、易损伤的问题，采用机械混合的方式将SiC、Al2O3、TiC 和WC 4 种不同的硬质颗粒分别与2024 铝合金粉末按照相同的比例(5 ∶2，体积比)混合均匀，并使用冷喷涂方法制备涂层。通过SEM、显微硬度测试、结合强度测试、摩擦磨损试验等方法，探究硬质颗粒对冷喷涂2024 铝合金涂层耐磨性能的影响。结果显示:相比纯2024 铝合金涂层，随着硬质颗粒密度的增大，涂层的硬度和结合强度均不断上升，2024Al＋WC 涂层的硬度提升了62.7%，达到247.8 HV0.05，结合强度提升了71.1%，达到60.4 MPa。摩擦磨损试验结果显示，虽然混入硬质颗粒可有效提升2024 铝合金涂层的耐磨性能，大幅度降低磨损失重，但由于TiC 和WC硬质颗粒的密度较大，磨粒因无法快速脱落而附着在涂层表面，加剧了2024Al＋TiC 和2024Al＋WC 涂层的磨损。2024Al＋Al2O3涂层在不同的载荷下的磨损失重均最低。在20 N 和30 N 的载荷下，2024Al＋Al2O3涂层磨损失重分别达到1.9 mg 和2.4 mg，相比2024 铝合金涂层分别下降了77.9%和81.1%，耐磨性能最优。

Select

湿热海洋环境下6005A 铝合金车体的腐蚀行为研究

王力, 张锦华, 闫春江

材料保护. 2025, 58(2): 108-116. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2025.0029

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

为探究湿热海洋环境下车体的腐蚀行为，分析了和谐号动车组服役中期车体承载结构的腐蚀情况，利用体视显微镜、X 射线衍射仪、扫描电子显微镜和能谱仪，对腐蚀产物的微观形貌、元素组成及分布进行了分析。结果表明:车体表面的腐蚀产物为Al2O3、AlO(OH)及Al(OH)3，腐蚀形式以点蚀为主。分析认为，湿热的大气环境中Cl-的存在破坏了铝合金表面的Al2O3保护层，且铝合金与碳钢的异质材料腐蚀电位差异加速了铝合金车体的腐蚀。

Select

镍包WC增强镍铬基合金涂层的组织性能研究

潘晓磊, 肖峰, 郭岩, 汤扣军, 王晶, 蔡龙海, 王光乐, 熊宗群

材料保护. 2025, 58(2): 117-122. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2025.0030

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

为提高0Cr17Ni4Cu4Nb 钢的表面显微硬度、冲击性能和耐水蚀性能，以镍铬基合金粉末和镍包WC 粉的混合物为原料，采用激光熔覆技术在0Cr17Ni4Cu4Nb 钢表面制备含镍包WC 镍铬基合金涂层，研究不同激光功率对涂层的显微组织、物相组成、显微硬度、冲击性能和水蚀性能的影响。结果表明:镍包WC 增强涂层的组织致密，物相为NiCr 固溶体、Cr23C6、Fe3W3C、Fe6W6C 和WC；随着激光功率的增大，涂层组织细化，显微硬度、冲击吸收能量和耐水蚀性能同步提高；当激光功率为1 500 W 时，涂层组织细化最明显，显示出高硬度、高韧性和耐水蚀性能，涂层硬度达801 HV0.3、冲击吸收能量为60.2 J、水蚀失重质量0.106 g，表明在1 500 W 下制备的涂层的综合性能优于其他涂层和基材。

Select

输送管内表面高速激光熔覆铁基合金的组织与性能研究

罗衡, 严宗亮, 阚超玉, 杨驰骋, 张自琪, 陈子鹏

材料保护. 2025, 58(2): 123-130. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2025.0031

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

为了解决输送管在使用过程中管壁受冲击磨损导致失效的问题，利用高速激光熔覆技术(HLC)，以输送管常用材料20CrMo 钢为基材，在其表面制备JG-3 铁基涂层。对HLC 制备的JG-3 铁基涂层的表面形貌、微观组织、物相组成及枝晶和枝晶间的元素分布、涂层硬度、耐磨损性能进行检测分析，并与常规激光熔覆(LC)制得的涂层进行对比。结果表明:高速激光熔覆涂层窄而薄，因此HLC 涂层表面多道搭接痕迹不明显，宏观表面更加平整，HLC 涂层的表面粗糙度较LC 涂层降低了49%。 HLC 涂层内部无明显缺陷，元素过渡区域小，涂层和基材产生了良好的冶金结合，并形成较低的稀释率，微观组织结构致密且自下而上呈平面晶-柱状晶-胞晶的转变；而LC 涂层有气孔，组织粗大且生长方向杂乱。 HLC 涂层的物相与LC 涂层相同。 HLC 涂层的平均显微硬度达到837.4 HV0.2，是LC 涂层的平均显微硬度的1.33 倍。此外，在同等摩擦磨损条件下，涂层磨损失重量为6.2 mg，约为LC 涂层的30%，基体的13%。利用高速激光熔覆技术制备的JG-3 铁基涂层较常规激光熔覆技术明显提高了输送管的表面性能，能够有效延长其使用寿命。本工作为改善输送管表面耐磨性能提供了一种新思路。

Select

某垃圾焚烧锅炉内高温过热器管腐蚀分析

曲炎淼, 袁玮, 徐云峰, 李浩

材料保护. 2025, 58(2): 131-142. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2025.0032

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

垃圾焚烧锅炉中高温过热器管的腐蚀失效是引起锅炉被迫停运的重要原因之一。为了给垃圾焚烧炉受热面高温过热器管子的防护提供参考，本工作对比原始高温过热器管和在垃圾焚烧锅炉内已服役20 000 h 的服役管，分别采用光学显微镜观察金相组织，拉伸机和冲击试验机检测力学性能，并通过电子探针及X 射线衍射仪观察和分析服役管管内外的腐蚀产物，研究了高温过热器管在工况条件下的腐蚀行为演变。结果表明:12Cr1MoVG高温过热器管内外管壁均发生了较严重的金属氧化腐蚀，内壁形成了致密的铁的氧化物，外壁腐蚀产物分为2 层，内层为金属氧化腐蚀层，外层为较厚的碱金属硫酸盐腐蚀垢。服役管管壁减薄，内壁组织发生珠光体球化，外壁贫珠光体区变窄，芯部组织变化较小但发生轻微的晶粒粗化。管壁抗拉强度、延伸率和冲击功变化不大，但屈服强度下降超过60 MPa。

Select

钻杆接头螺纹表面渗氮处理的应用研究

杨玭, 鲁喜宁, 欧阳志英

材料保护. 2025, 58(2): 143-149. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2025.0033

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

对钻杆接头螺纹表面磷化处理能有效预防螺纹粘扣，但污染严重。因此，本工作在钻杆接头螺纹表面进行氮化处理，对渗氮处理的钻杆接头材料进行硬度检验、微观组织分析、拉伸试验、冲击试验、旋转弯曲疲劳测试以及实物上卸扣测试，研究氮化处理对钻杆接头性能的影响。结果表明，经渗氮处理后，钻杆接头材料抗拉强度提高约10 MPa，屈服强度提高约20 MPa，断后伸长率降低约2%，断面收缩率降低约10%，冲击韧性降低13 J 左右。渗氮处理试样的疲劳寿命大大高于未处理疲劳试样。渗氮处理的钻杆接头经50 次实物上卸扣测试后，内外螺纹表面状态较好，抗粘扣能力较为明显。

Select

长庆油田老井筒套管内涂层贴膜防腐技术研究

郭钢, 吴春生, 吕锋, 李楷, 王尚卫

材料保护. 2025, 58(2): 150-155. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2025.0034

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

长庆油田重点腐蚀区单一内防腐蚀技术无法满足现场需要。本文介绍了长庆油田老井筒套管内涂层贴膜防腐技术的液体环氧涂料和智能井下涂层贴膜工具，探索了相应的地面和井下联动贴膜施工工艺，并在现场腐蚀防护试验中取得了一定效果。结果表明:涂层硬度大于6 H，厚度大于400 μm，附着力等级为4A，耐化学介质腐蚀，具有优异的现场应用性能；设计的智能井下涂层贴膜工具在现场应用中，通过贴膜前后井下电视照相视频资料对比，贴膜工具实现80 min 喷涂220 m，厚度可达0.7 mm 的设计要求，并且可以地面控制涂覆速度、精确定位涂覆深度及涂层厚度，为长庆油田老井井筒套管腐蚀防护、井下修复工艺提供了技术参考和一套可靠的技术路径。

Select

无磷转化工艺参数对电泳漆膜附着力的影响探讨

张成

材料保护. 2025, 58(2): 156-161. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2025.0035

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

针对白车身车门下方冷轧板出现的电泳漆膜附着力不达标问题，本工作对比研究了无磷转化处理时间、电泳漆烘烤温度、游离氟离子浓度和亚铁离子积累等工艺参数对电泳漆膜附着力的影响。结合现场随机检查膜重和电泳漆膜附着力情况，发现白车身车门下方冷轧板在无磷转化膜重超过40 mg/m2时可能出现电泳漆膜附着力不达标的问题。综合现场和实验室模拟试验，得出以下结论:需要严格按照现场工艺参数监控无磷转化槽液，控制亚铁离子含量低于25 mg/L、氟离子浓度控制在20～40 mg/L，才能使该位置板材的电泳漆膜附着力达标，适配现场的量产工艺。

Select

混凝土泵车臂架腐蚀疲劳失效分析

赵骏, 任红娃, 吴立惠

材料保护. 2025, 58(2): 162-167. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2025.0036

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

某型混凝土泵车作业过程中，第1 级臂架(由20MnTiB 钢板制造)的上表面出现折断，造成了巨大的经济损失。为了厘清断裂的原因，对现场截取的断裂臂架进行了断口形貌、成分、力学、金相、扫描电镜等理化检验，检验结果表明，断裂起源于臂架内壁上的点腐蚀坑位置，随后在腐蚀介质和循环应力作用下进行了腐蚀疲劳裂纹扩展，主断裂源金相组织有近似于焊接接头的组织。综合检验结果分析确认:臂架断裂的一级失效模式为腐蚀疲劳断裂；二级失效模式为臂架钢板内壁的点腐蚀坑在富含混凝土成分的水蒸气和臂架承受的周期性弯曲作用下导致的腐蚀疲劳断裂；三级失效模式为焊工在焊接臂架箱体时在钢板上进行了引弧操作，损伤了钢板表面，造成了类似焊接接头的分层组织，最早起裂的点腐蚀坑位于损伤钢板表面粗大的马氏体层上。

选择文件类型/文献管理软件名称

选择包含的内容

2025年, 第58卷, 第2期　刊出日期：2025-02-15

模态框（Modal）标题

选择文件类型/文献管理软件名称

选择包含的内容

2025年, 第58卷, 第2期 刊出日期：2025-02-15

2025年, 第58卷, 第2期　刊出日期：2025-02-15