电解海水对环氧涂层防腐蚀性能的影响研究

通过在天然海水及3种不同余氯浓度的电解海水中进行静态浸泡试验，研究了环氧涂层吸水率、附着力、划痕剥离、耐阴极剥离等防腐蚀性能。结果表明，在所试验的3种浓度电解海水中，环氧涂层均未起泡或剥落，试验后的涂层附着力>3.5 MPa，涂层仍保持良好的防腐性能。当电解海水中余氯浓度不超过10 mg/L时，电解海水对涂层划痕剥离及耐阴极剥离性能影响不显著，涂层失效主要是由于海水介质沿着金属-涂层界面渗透导致涂层从基材脱附；当余氯浓度达到15 mg/L时，涂层划痕剥离及耐阴极剥离性能随着试验时间的延长显著下降，高浓度余氯会加速涂层失效。      

高强涂层结合强度的评价--楔形加载法

提出用楔形和载法评价高强度涂层材料与基体的结合强度。该方法利用楔形压头置于有楔形槽的试样中,使楔形压头中心线与涂层基体界面重合,施加静态载荷至试样沿涂层界面开裂,根据试样受力边界条件,给出涂层与基体结合强度的公式。对三种不同涂层的基体材料进行了结合强度试验。结果表明,用楔形加载法可对高强涂层与基体的结合强度进行测试,所得数据分散度与ASTMC633－79标准相同,试验数据不受非随机因素的影响。     

压载舱涂料PSPC试验及结果探讨

本文对船舶压载舱漆PSPC试验方法作了简要介绍,并对检测结果作了初步探讨。检测结果表明,压载舱环氧涂料良好的物理性质及化学结构,使得在涂层固化后不存在针孔、起泡、开裂等涂层缺陷,也保证了涂层体系优异的附着力。无机硅酸锌车间底漆起到了牺牲阳极阴极保护的作用,降低了阴极剥离过程中电流需求。环氧涂层与车间底漆界面的划痕剥离和阴极剥离是影响PSPC试验的最重要因素,而且阴极剥离往往要比划痕剥离严重的多,阴极剥离性能是涂层体系能否通过PSPC试验的关键。     

TiN与DLC涂层在船用低速柴油机柱塞上的应用研究

为提高船用低速柴油机柱塞的耐磨性和柱塞偶件使用寿命,采用离子镀技术与多弧磁控耦合镀膜技术分别在柱塞上涂覆了TiN涂层和DLC涂层。利用扫描电镜（SEM）、轮廓仪和X射线衍射仪（XRD）技术表征了TiN与DLC涂层的微观形貌、表面粗糙度及物相组成,采用纳米压痕仪检测了TiN与DLC涂层的纳米硬度及弹性模量;运用划痕法和压痕法测试了TiN和DLC涂层的结合力,通过往复磨损试验考察了这2种涂层在空气中与在重柴油环境下的摩擦系数,同时结合光学显微镜定性评判TiN和DLC涂层磨损程度,通过台架试验评价了TiN涂层与DLC涂层柱塞的实际磨损情况。结果表明：这2种涂层晶体生长良好、结构连续致密,均未出现分层、开裂及剥离的现象,DLC涂层相对光滑,粗糙度R_a为0.10μm,而TiN涂层R_a为0.16μm; DLC涂层表面纳米硬度、弹性模量及泊松比均高于TiN涂层;无论在空气中还是重油环境下,TiN涂层摩擦系数均高于DLC涂层,耐磨性低于DLC涂层;台架试验后TiN涂层柱塞表面出现比较明显的平行状沟槽磨痕,而且整体磨损比较严重,而DLC涂层柱塞表面的磨痕非常窄...     

钛过镀层对类金刚石薄膜的膜基结合力以及摩擦学性能的影响

采用双弧磁过滤真空弧源,在钴铬合金基体上成功地沉积了Ti/DLC多层膜,其钛过渡层利用不同的负偏压来制备.利用纳米划痕法来评价薄膜的膜基结合力,类金刚石薄膜的摩擦性能在销盘式摩擦磨损试验机进行测试.划痕法的结果均表明,增加钛的过镀层后薄膜的结合状况得到明显的改善,纳米划痕法测试膜基结合力表明其临界载荷可达到740mN,摩擦磨损实验可以看出镀膜后的样品的摩擦系数均在0.1左右,DLC薄膜可极大地改善钴铬合金的摩擦学性能.     

用划痕试验法测定薄膜附着性过程中薄膜破裂形态的研究

本文通过对表征TiN、TiC薄膜与基体间附着力的划痕试验结果的深入分析发现,划痕试验中,压头在簿膜上的滑动特征以及标志此特征的作用于压头上的垂直力(载荷)与水平力(摩擦力)构成的曲线不但与薄膜与基体间的结合力有关,而且与薄膜的表面形态、膜厚以及薄膜的韧性等因素有关。薄膜破裂时,压头在薄膜上的滑动特征发生突然变化,伴随摩擦系数变化及摩擦力的剧烈变化。这些变化可做为判定薄膜临界载荷的依据,用扫描电子显微镜(SEM)和电子探针显微分析仪(EPMA)对不同基体的TiN、TiC薄膜的破裂形态进行了系统的研究,探讨了影响薄膜破裂形态的主要因素及薄膜破裂形态与正确判定临界载荷间的关系。     

类金刚石薄膜的表面纳米划擦性能评价

用射频等离子体增强化学气相沉积在钛合金表面制备了类金刚石薄膜,利用纳米压入仪及其附件研究了薄膜与纳米划擦有关的力学性能．结果表明：随薄膜厚度的增加,其硬度略有增加,但增幅较小,弹性模量没有明显的相应规律;薄膜在划擦过程中,随载荷增加,先后经历薄膜变形、薄膜与基体共同变形及薄膜剥离三个阶段;在薄膜变形阶段,划擦对薄膜的损害较小;当压头进入薄膜一定深度后,划擦后薄膜与基体的变形不同步,造成薄膜沿划痕向两边形成整齐排列的小裂纹,呈鱼骨状;达到临界载荷值时,薄膜在界面处发生脆性剥落;随膜厚增加,薄膜的临界载荷增大,因其残余应力的相应增大而发生大面积脆性剥落．     

基于划痕试验的碳纤维/环氧树脂复合材料制孔毛刺与撕裂缺陷形成机制

碳纤维/环氧树脂（C/EP）复合材料制孔毛刺和撕裂缺陷,对构件的装配精度影响较大。为了揭示C/EP复合材料制孔毛刺和撕裂缺陷的形成机制,采用微米划痕试验研究沿不同纤维方向切削加工时材料的破坏去除过程,并用FEI公司Quanta 200 环境扫描电镜对划切后的沟槽及切屑的形貌进行观察分析。结果表明：当划切方向与纤维方向垂直时,划切力最大,较易产生撕裂缺陷;当划切方向与纤维方向呈30°、45°和60°时,划痕左侧纤维受到压头挤压向左退让并弯曲,产生锯齿形断裂,否则形成毛刺;划痕右侧纤维为避让压头发生较大的弯曲变形,纤维断裂均匀,不容易形成毛刺。理论分析和划痕试验结果表明：制孔加工时,纤维方向与刀具旋转方向成钝角的区域容易产生毛刺缺陷,与刀具旋转方向成锐角的区域边缘光滑,与刀具旋转方向垂直的区域容易形成撕裂缺陷;出口缺陷与试验结果一致。     

PVD法制备TiN涂层界面特征与摩擦磨损性能

采用物理气相沉积法在Cr12MoV钢基体上制备了TiN涂层,利用扫描电镜、能量色散谱、X射线衍射和轮廓仪对涂层形貌特征、化学元素、物相组成和表面粗糙度进行了表征,用划痕法测试其结合强度,并分析划痕法涂层失效过程.通过往复磨损试验考察了其摩擦磨损性能,对涂层磨损机理进行了讨论.结果表明,TiN涂层主要组成相为TiN,试样表面粗糙度Ra值为328.91nm,涂层表面显微硬度达到2100 ～ 2200 HV;涂层厚度约为5μm,与基材之间存在一定的混合界面,其界面结合强度为28.85 N;在干滑动磨损实验条件下摩擦系数为0.45～0.52,涂层具有优异的耐磨性,其磨损机制主要为磨粒磨损.     

纳米SiO2@超支化PDMS复合超疏水涂层的制备与性能调控

超疏水涂层在实际应用中受化学腐蚀、刮擦磨损等外界环境的影响,易造成涂层老化、开裂甚至脱落,造成涂层失效。因此,针对这一问题,设计出具备耐候性的自修复超疏水表面：以超支化聚二甲基硅氧烷为柔性基底和低表面能物质,引入纳米二氧化硅构筑表面粗糙结构,制备超疏水涂层。当SiO₂粒径为50 nm、固含量为30wt%时,得到了接触角为154.87°的超疏水涂层。经过5次胶带剥离试验,涂层表现出良好的机械稳定性。经历10次温差循环试验和24 h紫外光照射后,涂层表面接触角仍大于150°,表明涂层具有良好的耐候性。涂层经过80℃、2 h的热处理可修复划痕,表明该涂层具有一定的自修复功能。同时,Tafel及Nyquist测试结果表明,对基底进行超疏水处理可显著提高防腐性能,并且该涂层具有明显的自清洁效果。综上所述,本文所制备的纳米SiO₂@超支化聚二甲基硅氧烷(PDMS)复合超疏水涂层具有自修复功能,为自修复超疏水涂层的开发提供了新的研究策略。     

塑料包装袋热合强度的失效模式分析

热合强度是考核复合塑料包装袋热合面封口牢固度的一个重要指标,检测标准中并没有说明测量热合强度时的失效模式。根据QB/T 2358—1998《塑料薄膜包装袋热合强度试验方法》,对PET/Al/PA/RCPP结构、OPP/VMPET/PE结构、PET/RCPP结构、PET/Al/PA/RCPP结构薄膜和阴阳镀铝复合薄膜几种不同材质塑料包装袋进行了热合强度试验,总结得出了5种失效模式,即热封层剥离、热封边缘断裂、薄膜断裂、薄膜分层、先分离后撕裂,结合测量曲线图与失效模式图,分析了各失效模式的形成原因,以便有效指导与改进塑料包装袋的生产工艺。     

应用EIS研究改性无溶剂环氧防腐涂层的防护性能和腐蚀特征

本实验使用电化学阻抗谱技术发现钢材表面不同厚度的改性无溶剂环氧防腐涂层的服役后期状态变化有所区别,主要体现在阻抗谱等效电路的不同。根据阻抗谱的变化特征,将厚度30μm涂层的服役过程划分成5个区间:初期渗水、腐蚀发生、Warburg扩散控制、腐蚀扩展、涂层失效;将厚度60μm涂层的服役过程划也分成5个区间:初期渗水、腐蚀发生和渗水受阻、Warburg扩散控制、有限层扩散控制、阻挡层扩散控制。因30μm的厚度太小,侵蚀性粒子对涂层的渗透比较容易,在涂层服役中后阶段,有向局部腐蚀和鼓泡剥离发展的倾向,防护性能持续下降,腐蚀指标持续上升。厚度60μm的涂层表现出良好的防护性能,中后期涂层的保护作用和腐蚀指标能够维持稳定。厚度60μm涂层浸泡1年后最大电化学腐蚀活性区面积不到0.12%,涂层孔隙率能够保持在10~(-8)左右。以菲克第二定律为基础推导出了涂层中水扩散动力学模型,根据该模型生成的图像可以形象地体现水在涂层的三维分布和动态变化,模型理论结果与实验数据吻合。     

钛合金表面微弧氧化纳米防污涂层及性能研究

利用微弧氧化技术,在Ti-6Al-3Nb-2Zr合金表面成功制备出纳米防污陶瓷涂层。采用扫描电镜、透射电镜和光学显微镜分析了纳米防污涂层的表面形貌、微观形态和氧化层厚度,采用X射线光电子能谱和X射线能谱仪对防污涂层的元素价态和化学组成进行了分析,采用WS-1型划痕试验机和数字万用表研究了涂层的结合强度和绝缘性,并采用TE66微磨损试验机和进行天然海水挂片试验考察了涂层的摩擦学性能和防污性能。结果表明:防污涂层厚度可达到20μm以上,涂层有非晶和20—50 nm纳米晶TiO2及Cu2O构成,膜基结合强度达到50 MPa,涂层绝缘性和耐磨性良好,防污性能得到明显改善,挂片6个月后涂层表面仅有少量海生物附着,而裸钛合金样品挂片3个月后则完全被海生物附着。     

简易划痕仪研制

涂镀层与基体之间的结合力是涂镀层的最基本性能之一.而划痕法被认为是最有希望评定结合力的方法之一.人们对划痕试验的内、外在因素对试验结果的影响进行了系统的研究.推荐了两个最敏感的仪器参数的取值,一是压头半径,一是单位移动距离上的加载增值.前者推荐为r=0.2mm,后者dF/dX=10N·mm~(-1).本文以这两个参数为基础,研制了一台简单、实用的划痕仪.本仪器是在71型显微硬度计的基础上改造而成的,保留了硬度计的机座、样品台、及测量位置上的光学测量系统,重点改造压头部分及附件.     

硅超薄可动悬空薄膜的弹性模量测试分析

利用纳米硬度计通过对超薄悬空薄膜的弯曲试验来测定硅可动悬空薄膜的弹性模量。硅悬空薄膜采用各向异性湿法腐蚀自停止技术制备。纳米硬度计测试方法精确测量了硅悬空薄膜的弯曲形变。试验研究表明,尺寸为2mm×1μm的硅悬空薄膜的弹性模量平均值为152GPa,差异为3.9%-6.8%。     

类金刚石涂层结构对活塞销耐磨特性的影响

为了提高活塞销表面类金刚石(DLC)涂层的结合力及抗磨损性能,使用扫描电子显微镜、圆度仪、粗糙度仪等检测设备对2种活塞销DLC涂层表面、截面及涂层结合处的微观形貌、组成元素和成分进行了对比分析,并对2种活塞销进行了发动机台架耐久试验。结果表明:原样件活塞销耐久试验后涂层大面积脱落且磨损严重,通过改变工艺参数将原样件活塞销进行优化,优化后的活塞销DLC涂层表面的均匀性、平整性及光滑度都有了明显改善,涂层厚度由1.08μm增加到了1.49μm,且粗糙度Ra值由原样件的0.369μm减小为0.144μm,同时圆柱度也明显减小,耐久试验后涂层完好,没有发生脱落。此研究为提高活塞销表面质量,改善活塞销在工作中的磨损及失效提供了参考。     

基于PVDF压电薄膜的能量收集系统研究

压电能量收集系统作为一种自发电系统，可以将施加在系统上的压力转换为可供负载使用的电能。以100μm厚的PVDF薄膜作为压电能量收集系统的能量来源，以电学与力学为基础，设计了一种基于PVDF薄膜的压电能量收集系统；用ANSYS软件建立模型仿真，用origin软件处理PVDF薄膜输出信号参数，确定了箱式结构下的压电薄膜双并联结构；设计了采用三倍压电路的基于LTC3588芯片的能量收集电路，使得能量采集效率提升了3倍。     

压头对Ni基单晶合金纳米压痕结果的影响

采用分子动力学方法研究压头尺寸(半径分别为1.5nm、2.5nm、3.5nm、4.5nm)和加载速度(10m/s、20m/s、30m/s、40m/s)对Ni基单晶合金γ/γ′(001)晶面纳米压痕测试结果(弹性模量和硬度)的影响。结果表明压头尺寸和加载速度对Ni基单晶合金γ/γ′(001)晶面的纳米压痕测试结果有显著影响。采用中心对称参数研究各模型不同压入深度时基体中位错的形核和运动情况,结果表明压头尺寸越大、加载速度越快,基体γ相中位错形核形式越剧烈。压头尺寸较大或加载速度较快的模型在γ相中产生了棱柱型位错环,棱柱型位错环在γ相中沿着{111}面滑移,最终在γ/γ′相界面处塞积,然后有新的棱柱型位错环产生。     

不同摆锤刀刃半径对室温冲击试验结果的影响

目前的冲击试验国家标准GB/T 229-2007中规定,冲击试验时摆锤刀刃半径应为2mm和8mm两种,但采用两种不同刀刃半径进行试验后的结果会存在一定的偏差。因此采用两种不同半径的刀刃分别对同一批试样进行室温冲击试验,结果表明:8mm半径刀刃冲击后得出的冲击吸收功略大于2mm半径刀刃的冲击吸收功,但差异不是很明显;检测中必须采用正确的试验方法,选择相对应的刀刃半径,避免造成检测结果的误判;对不同材料进行冲击性能比较时,只有选用相同半径的摆锤刀刃进行检测,结果才具有可比性。     

充气薄膜对开敞空间气体爆炸试验的影响分析

为分析充气薄膜对开敞空间中可燃气体爆炸试验结果的影响,该文基于10 m半径的半球形氢气/空气混合气体的爆燃试验,采用AutoReaGas分析软件,建立精细化有限体积分析模型。计算结果与试验结果的对比分析表明,该文建立的有限体积模型能够较为真实地反映充气薄膜对气体爆燃过程的影响;试验中薄膜的破裂超压约为0.5 kPa~3 kPa。进一步分析了充气薄膜对1 m3、8 m3、125 m3和1000 m3的氢气/空气、乙炔/空气和甲烷/空气混合气体爆燃超压的影响。结果表明,充气薄膜对爆燃超压的影响随着气体体积、燃烧速度和传播距离的增加而减弱,并据此给出了不同气体爆炸试验中充气薄膜选择的建议。