材料保护

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李金城, 石烨然, 华东鹏, 周青, 夏桥生, 柴利强, 王海丰, 王鹏

材料保护. 2025, 58(4): 1-16. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2025.0055

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固体润滑薄膜以其优异的减摩抗磨性能、化学稳定性和高温稳定性在航空航天、核工业及机械制造等领域得到广泛应用。然而，在太空、核反应堆等极端环境中，固体润滑薄膜易受辐照损伤而导致润滑性能失效。本文首先介绍了3 类常用的固体润滑薄膜:二维层状润滑薄膜、碳基润滑薄膜和金属基润滑薄膜，并概述了它们在辐照和摩擦学方面的研究进展。然后，提出了该领域目前存在的问题，并总结了该领域未来的发展方向。最后，针对固体润滑薄膜在辐照环境下面临的挑战，从热退火处理、元素掺杂、多层复合膜结构设计、界面调控、晶粒细化5 方面展望了提高3 类常用的固体润滑薄膜抗辐照性能的措施。该综述旨在帮助研究人员了解该领域研究的重要性及紧迫性，以推动具有优异抗辐照性能的固体润滑材料在苛刻辐照领域的发展应用，从而确保其机械部件在极端环境下的可靠性和稳定性。

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钢基体表面磷酸钾镁水泥基防腐涂层的研究进展

郑雅昕, 范炳成, 刘毅

材料保护. 2025, 58(4): 17-29. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2025.0056

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磷酸钾镁水泥(Magnesium Potassium Phosphate Cement， MKPC)作为一种新型无机胶凝材料，具有凝结速度快、早期强度高、结构致密、耐磨性能好等特点。以磷酸钾镁水泥为黏结剂，通过添加剂、矿物掺合料及复合改性等方法对其进行改性，可制备出具有优异防腐性能的金属防护涂层，其主要用于钢材表面的防腐蚀保护。本文总结了磷酸钾镁水泥基涂层的水化与防腐机理，及其材料组分和配合比对涂层防腐性能的影响，重点概述了磷酸钾镁水泥基防腐涂层的改性研究，介绍了该类涂层的施工工艺与性能评价方法，并对磷酸钾镁水泥基涂层在防腐领域中的发展前景进行了展望。

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磁控溅射类金刚石薄膜耐磨润滑性的研究综述

王建刚, 范宇星, 张欣, 王玉江, 罗伟, 王磊, 汪晶晶

材料保护. 2025, 58(4): 30-39. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2025.0057

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类金刚石薄膜(Diamond-Like Carbon， DLC)因其优异的润滑耐磨性能在多个领域备受关注。本文系统综述了磁控溅射技术在DLC 薄膜制备中的研究进展，重点探讨了工艺参数及元素掺杂对薄膜性能的调控机制。首先，分析了气体流量比、偏置电压和电流等关键参数对DLC 薄膜微观结构及摩擦学性能的影响:通过优化气体流量比(如Ar/CH4)可调控sp2/sp3 键比例，降低摩擦系数；控制偏置电压能够平衡薄膜硬度与表面缺陷；调节电流则直接影响离子通量及sp3 键稳定性。其次，总结了非金属(Si、N、F)与金属(Cr、Ti)元素掺杂的作用机理:Si 掺杂增强高温稳定性并降低残余应力，N 掺杂促进石墨化结构形成，F 掺杂通过C－F 键钝化表面悬键；Cr 和Ti 的引入则通过碳化物相抑制氧化并优化力学性能。最后对DLC 薄膜技术的未来发展前景进行了展望。

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激光熔覆WC梯度耐磨涂层的制备与摩擦磨损性能研究

傅硕, 许爱军, 徐雅欣, 朱丽娟, 娄丽艳, 李文亚

材料保护. 2025, 58(4): 40-47. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2025.0058

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钛合金在超深井钻探领域具有广阔的应用前景。为提高钛合金钻杆表面耐磨性，采用激光熔覆技术制备了WC 梯度耐磨涂层。使用OM、SEM、EMPA、XRD、硬度机、摩擦磨损试验机及白光干涉扫描仪研究了梯度耐磨涂层的显微组织、相组成、元素分布、力学性能及摩擦磨损性能。结果表明，梯度耐磨涂层物相主要由α-Ti、WC、TiC、TixW(1－x)固溶体及少量Y2O3构成。梯度涂层层间及底层与基材存在数10 μm 的互扩散层，并在层间形成了冶金结合，提高了涂层的结合性能。梯度耐磨涂层顶层的耐磨性相较于TC4 基材提高了1.45 倍，TC4 及梯度耐磨涂层的磨损机制为黏着磨损与磨粒磨损。梯度涂层耐磨性相较于基材有提高。

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Ti₃AlC₂和B₄C 填充环氧树脂涂层的耐腐蚀和温升摩擦学性能研究

肖家林, 陈云锋, 李浩, 所新坤, 曹均

材料保护. 2025, 58(4): 48-55. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2025.0059

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为提高铜合金轴瓦在甲醇燃料泄漏环境下的摩擦学性能和防腐性能，在CuPb24Sn 表面采用液体喷涂法设计制备了Ti3AlC2和B4C 填充的环氧树脂(EP)涂层。通过电化学阻抗谱测试表征了复合涂层在体积比1 ∶9的甲酸与甲醇混合溶液中的耐腐蚀性能，并通过高频往复摩擦磨损试验研究了该涂层在甲酸＋甲醇＋润滑油复杂工况下的温升摩擦学性能和磨损机理。结果表明，所制备的Ti3AlC2和B4C 填充EP 涂层具有优异的耐腐蚀性能。在甲酸＋甲醇＋润滑油的复杂工况下，涂层的摩擦系数随着温度的升高而减小，而涂层的磨损率随着温度的升高而增大。涂层在75 ℃下的磨痕较25 ℃更宽，磨痕表面出现了明显的犁沟效应。通过MS 模拟计算，发现环氧树脂的抗剪切强度随温度升高而降低是导致涂层磨损率变化的主要原因。

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等离子堆焊FeCoNiAlTi高熵合金涂层组织结构演化及力学性能研究

汪永宏, 张春霖, 张诗涵, 于建平, 刘英夫, 解志文

材料保护. 2025, 58(4): 56-69. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2025.0060

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为了深入研究等离子堆焊工艺参数中堆焊电流对FeCoNiAlTi 高熵合金涂层微观组织结构及力学性能的影响，采用5 种不同堆焊电流(140，160，180，200，220 A)进行涂层制备，并利用XRD、OM、SEM、显微维氏硬度计、台阶仪、摩擦磨损仪和万能试验机分别对涂层的微观结构、硬度、耐磨性和拉伸性能进行评判。结果表明:随着堆焊电流的增加，涂层的孔隙率及元素偏析得到了明显的改善，然而对涂层物相组成没有显著影响，涂层主要由典型的FCC 固溶体相和Co3Ti 析出相组成。当堆焊电流为180 A 时，T3 涂层的表面显微硬度最高为322.77 HV0.2，约为基体的2 倍。同时，T3 涂层耐磨损性能表现最佳，最大磨损深度仅为2.144 μm，平均摩擦系数为0.362，且具有最少磨损率3.83×10－6 mm3/(N·m)。此外，T3 涂层抗拉强度和延伸率分别为948 MPa 和26.61%，展现出较为优异的强韧性。

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垃圾焚烧厂除尘器低温腐蚀行为研究

罗茂亮, 张秀菊, 周巧燕, 康佳, 郭光召, 王靓, 刘欢

材料保护. 2025, 58(4): 70-77. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2025.0061

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垃圾焚烧厂尾部烟道的低温腐蚀问题制约着焚烧炉的安全稳定运行。本研究针对沿海某垃圾焚烧厂除尘器灰斗的低温腐蚀问题，通过分析腐蚀产物及表面沉积灰的微观形貌、元素组成、晶相组成及离子溶出特性，揭示了烟气冷凝酸液与沉积灰共同作用下的低温腐蚀机制。结果表明:灰斗腐蚀产物中除了铁氧化物，表面还粘附着大量富含碱金属盐(NaCl、KCl、CaClOH 等)的沉积灰。在冷凝酸液与沉积灰共同作用下，除尘器的腐蚀介质中包含Cl－、Ca2＋、K＋、Na＋等影响设备表面电化学腐蚀的离子，其中Ca2＋溶出浓度达0.35 mol/L，占阳离子总浓度81.4%，Cl－溶出浓度达0.55 mol/L，占阴离子总浓度96.5%。电化学阻抗谱测试结果进一步表明，Ca2＋与Cl－的存在显著降低了电化学腐蚀反应的电荷转移电阻，是影响腐蚀的关键离子。本研究为用于低温腐蚀防护的表面涂层设计提供了指导意义。

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Al₂O₃增强Ni-Co基复合镀层的微观结构和性能研究

王宏宇, 王一雍, 王露彬, 梁智鹏

材料保护. 2025, 58(4): 78-89. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2025.0062

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提高结晶器铜板表面的抗摩擦磨损性能和耐腐蚀性能，对连铸结晶器的研发与改进具有重要的研究意义与研究价值。本研究在氨基磺酸盐体系中加入平均粒径为20 nm 的纳米Al2O3 颗粒制成镀液，超声辅助下在Cu-Cr-Zr合金基体表面电镀Ni-Co/Al2O3 纳米复合镀层，并通过摩擦磨损、高温氧化、显微硬度、结合力、耐腐蚀等测试对复合镀层进行性能表征。结果表明:最优工艺参数为电流密度5 A/dm2、镀液温度50 ℃、纳米Al2O3 浓度10 g/L、施镀时间1.00 h、超声功率200 W，机械搅拌500 r/min；此工艺下Ni-Co/Al2O3 纳米复合镀层表面显微硬度最高，组织排列最细小紧密，且纳米粒子分散均匀嵌入在基质金属中，无明显的团聚现象产生，微观形貌达到最优；超声辅助下所制备的Ni-Co/Al2O3 纳米复合镀层在400 ℃下具有优良的抗高温氧化能力；与Cu-Cr-Zr 合金、Ni-Co合金镀层相比，Ni-Co/Al2O3 纳米复合镀层具有最优的抗摩擦磨损性能和耐腐蚀性能。

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高压柱塞泵摩擦副表面设计与固-液复合润滑技术研究进展

崔斌, 侯姗姗, 张瑞, 李畔畔, 刘晓红, 吉利, 李红轩

材料保护. 2025, 58(4): 90-102. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2025.0063

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柱塞泵是机械液压系统中最核心的动力部件之一，由于其转速高、压力高、传动效率高、变量机构方式多、功率密度大等优点，广泛地应用于航空航天、工程机械等领域。近年来，随着新一代高速化、高压化、智能化以及长寿命机械液压系统的发展，对柱塞泵自身安全性、稳定性以及可靠性等性能指标提出了更苛刻的适应性要求。柱塞泵的三大关键摩擦副(柱塞副、配流副和滑靴副)在高速高压条件下的摩擦磨损性能，是制约柱塞泵服役寿命的关键因素，决定了机械液压系统工作的稳定性与可靠性。本文首先介绍了柱塞泵的三大关键摩擦副的摩擦磨损问题以及润滑失效形式，然后总结了改善柱塞泵关键摩擦副摩擦磨损的表面处理技术并进行了比较，最后根据柱塞泵的服役工况和研究现状，提出了柱塞泵摩擦副润滑面向新一代机械设计需要解决的问题并进行了展望。

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超音速火焰喷涂WC-12Co涂层研究进展

司永礼, 南健, 谢亮军, 宋圣强, 代雪婷, 沐志刚, 邹俊文

材料保护. 2025, 58(4): 103-112. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2025.0064

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超音速火焰喷涂作为重要的表面工程与再制造技术之一，通过在材料表面制备防护与功能涂层，实现零部件的表面防护，完成损伤产品的再制造。采用超音速火焰喷涂技术制备WC-12Co 涂层对于改善零部件基体材料表面耐磨性能、延长使用寿命具有重要意义。本文综述了超音速火焰喷涂WC-12Co 涂层的喷涂粉末、制备工艺、涂层组织性能调控、流场数值仿真、粒子沉积行为、工程材料表面防护及涂层后处理等的研究成果，并对研究与应用进行了展望，提出涂层性能与防护的考核评价研究、喷涂过程的数值仿真与试验验证研究、工程应用研究等研究领域值得持续关注。

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生物基防水抗污水性织物整理剂的合成及性能研究

卢雨晴, 杨明君, 张益铭, 易崇森, 田李, 张烨铭

材料保护. 2025, 58(4): 113-121. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2025.0065

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为拓宽生物基防污自清洁整理剂在棉织物表面的应用，制备具有优异疏水、抗污性能的水性聚氨酯乳液(GWPU)，并应用于棉织物表面处理。以单油酸甘油酯(GMO)为扩链剂、丙烯酸羟乙酯(HEA)为封端剂合成GWPU，经紫外光固化处理GWPU 胶膜及棉织物。利用FT-IR 光谱仪、扫描电子显微镜分析样品化学结构和官能团、观察样品表面形貌。结果表明:GMO 成功接入水性聚氨酯(WPU)，GWPU 在棉纤维表面形成连续膜状结构，显著提升了棉织物的疏水、抗污性能，液体污染物在紫外光固化的GWPU 处理的棉织物表面的接触角超过110°。GMO 添加量增加导致乳液粒径增大，GWPU 的热性能优于WPU。 GMO 添加的质量分数为0.5%时，GWPU 胶膜的拉伸强度和断裂伸长率最优。本工作成功制备了GWPU 乳液，并实现了其在棉织物表面的有效应用，提升了棉织物的功能性。 GWPU 具有了良好的物理性能和热稳定性，为纺织材料的功能化改性提供了新思路，具有广阔应用前景。

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高电位金属管路系统对船体钢结构的电偶腐蚀影响分析

卢云飞, 郭倩, 胡凌越, 段国庆, 石鹏飞

材料保护. 2025, 58(4): 122-130. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2025.0066

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为研究管路系统与船体结构的电偶腐蚀行为机制，针对钛合金管路系统在舰船领域中引发的电偶腐蚀问题，采用电化学测试、腐蚀仿真计算、模型腐蚀试验等手段，综合对比分析了钛合金管路系统与铜合金管路系统对船体钢结构的电偶腐蚀影响。结果表明:ZTi60、TC4、TA5 和船体钢的电偶对电偶电位最终分别稳定在－0.60、－0.68、－0.61 V 左右，电偶对电偶电流密度最终稳定值分别为5.58、10.11、5.84 μA/cm2，铜合金和船体钢的电偶电流密度最终稳定值则明显大于钛合金。钛合金管路系统或铜合金管路系统与船体钢结构偶接时均存在电偶腐蚀效应，需要做好电绝缘防护措施，但钛合金管路系统与船体钢结构偶接后的电偶腐蚀效应并不会强于铜合金管路系统与船体钢结构偶接后的电偶腐蚀效应。

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海洋大气环境中Q420qENH耐候钢腐蚀演化及力学性能研究

程海根, 邹鹏, 郑尚敏, 龚汉隆, 吴天文

材料保护. 2025, 58(4): 131-141. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2025.0067

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随着近年来耐候钢在桥梁领域的不断发展，耐候钢免涂装使用案例屡见不鲜，但耐候钢适用的服役环境有待考究，尤其是在腐蚀性较强的海洋性大气等复杂环境中服役时。为此，以藏木雅鲁藏布江特大桥用钢Q420qENH 为研究对象，通过电解加速腐蚀试验模拟海洋大气腐蚀环境，探究Q420qENH 在此类腐蚀环境中的腐蚀行为、耐候钢母材及其对接接头经过腐蚀后的力学性能削减程度。基于腐蚀动力学、锈层形貌演化、物相组成、电解腐蚀试验的加速效果、力学性能削减程度进行多角度综合分析。结果表明:Q420qENH 在海洋大气腐蚀环境中的腐蚀速率先增后减。 Q420qENH 耐候钢主要依靠Fe3O4 形成较为厚实且略为致密的锈层以阻碍大气环境中的水、氧气、污染物对基体的直接侵蚀。但表面锈层形貌疏松多孔，阻止腐蚀介质侵入的效果有限，并且Q420qENH 在海洋大气腐蚀环境中难以形成致密表面锈层，腐蚀等级介于C3 ～C4 之间，因此，认为Q420qENH 并不适合在海洋大气腐蚀环境中免涂装使用。在力学性能方面，耐候钢母材及其对接接头腐蚀4、8、14 h 后，屈服强度、抗拉强度和延伸率较未腐蚀时削减程度逐渐上升，但电解加速腐蚀14 h 后其屈服强度均在360 MPa 以上，抗拉强度均在466 MPa 以上，腐蚀后的力学强度仍处于较高水平。

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不同粘结底层对镍基单晶合金性能影响研究

高栋, 刘燚栋, 张国栋, 黄爱华

材料保护. 2025, 58(4): 142-147. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2025.0068

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为解决航空发动机高压涡轮叶片用DD6 镍基单晶合金材料高温氧化及腐蚀问题，分别采用真空电弧镀和镀铂渗铝工艺制备NiCoCrAlY 和PtAl 抗氧化涂层，比较研究了2 种涂层对基体材料高温氧化、燃气热腐蚀及力学性能的影响。结果表明:与传统NiCoCrAlY 涂层相比，PtAl 涂层具有更加优异的高温抗氧化及抗燃气热腐蚀性能，其主要原因在于Pt 的引入使得高温下Al 快速氧化并形成连续且致密的保护性α-Al2 O3 膜层；沉积NiCoCrAlY涂层试样在760 ℃下的拉伸强度略有提高，而在相同测试条件下PtAl 涂层试样的拉伸强度提升幅度显著低于沉积NiCoCrAlY 涂层试样；沉积2 种涂层后，材料的屈服强度均显著低于无涂层试样，且PtAl 涂层试样的屈服强度下降尤为显著，这与Pt 改性铝化物相对较高的韧脆转变温度有关；在980 ℃/250 MPa 条件下，2 种涂层均有利于延长材料的持久寿命，且NiCoCrAlY 涂层的延长效果尤为显著，保护性氧化物的形成抑制了裂纹的萌生和扩展是材料高温持久寿命延长的主要原因。

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船舶低表面处理工艺和涂料的研究现状

胡毅钧, 郑红伟, 石鹏飞, 雷冰

材料保护. 2025, 58(4): 148-157. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2025.0069

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本文以船舶涂装作业为背景，围绕长期困扰船舶防腐涂层质量的涂装工艺基材前处理问题，结合防腐涂层的失效机制和涂装工艺分析，从船舶实际工程中低表面处理涂装工艺的需求出发，系统描述了涂装施工表面前处理工艺现状、带锈涂料、锈层转化剂应用现状，区分了带锈涂料、锈层转化剂的类型及其在低表面处理防腐涂装领域的作用机理，并对低表面处理涂装技术未来的研究方向进行了总结和展望。

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碳酰A对间冷机组循环水系统的缓蚀性能研究

刘江, 治卿, 胡学超, 王焕伟

材料保护. 2025, 58(4): 158-166. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2025.0070

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间接式空冷系统占据国内空冷机型的主导地位，但庞大的铝质散热器存在严重的腐蚀问题。基于环境、经济等多方面考虑，本工作提出并实际应用了一种环保缓蚀剂碳酰A，通过电化学测试、试样失重以及金属表面形貌特征分析研究了碳酰A 对循环水中1050A 铝、304 不锈钢、Q235 碳钢的缓蚀性能。结果表明:碳酰A 的加入可有效抑制1050A 铝、304 不锈钢、Q235 碳钢的腐蚀；其缓蚀机理为减少了金属的吸氧腐蚀、并在金属表面形成了一层保护膜而起到了缓蚀作用。现场实际运行监测数据表明，加入碳酰A 调节剂后机组循环水体系的pH 值小于8.5，Al3＋浓度从超过460 μg/L 下降为11 ～47 μg/L；大修检查结果表明，1050A 铝换热管内壁光滑，无锈蚀斑块、无腐蚀产物沉积，防腐效果显著。

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LNG高压泵扩压器导流叶片的结构优化研究

杨林春

材料保护. 2025, 58(4): 167-174. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2025.0071

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京唐液化天然气(LNG)接收站进口高压泵导流叶片频繁失效，可能会产生金属碎片，威胁下游系统安全。为了延长导流叶片的使用寿命，使用ANSYS 进行建模，对高压泵的扩压器导流叶片进行强度仿真计算和疲劳仿真分析。结果表明:越靠近轮毂处，叶轮叶片越容易出现裂纹或者断裂，入口边根部存在较高的疲劳断裂风险。更换铸铝材料为锻铝6061-T6 时，其力学性能显著提升。当导流叶片厚度由3.5 mm 增至5.0 mm 时，叶片根部的膜加弯曲应力降低了40%～50%。增大导流叶片根部的倒角有效减少了应力集中，从而降低了裂纹产生的风险，显著提高了叶片的抗疲劳性能。根据工程应用数据，上述改进能够有效解决LNG 高压泵在实际运行中存在的问题，提升泵的可靠性和安全性，确保LNG 输送系统的稳定运行。

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随行挂具在线脱塑剂的研制及性能

陆国建, 李志军, 王爱祥, 赵家乐

材料保护. 2025, 58(4): 175-181. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2025.0072

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针对随行挂具在线脱塑的工艺及性能需求，研发出以苯甲醇和苯甲醛为主溶剂、乙二醇及醚为助溶剂、有机碱及无机碱为促进剂的新型高效脱塑剂，通过研究脱塑性能的影响因素确定了在线脱塑工艺的参数范围，并对脱塑不同阶段过程及机理进行了探讨。结果表明:塑粉涂层(厚度60 ～70 μm)在超声(频率40 kHz)条件下，脱塑温度60～75 ℃，促进剂浓度2.1～3.3 g/L 时，脱塑时间小于3 min；脱塑剂的挥发性较低，对板材的腐蚀性小，溶剂可回收再生；通过拆解塑粉涂层的网状高分子结构，逐层分散或溶解，最终达到彻底脱塑的效果，适用于随行挂具在线脱塑的应用场景。

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2025年, 第58卷, 第4期　刊出日期：2025-04-15

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