表面机械研磨处理Cu-10Ni合金腐蚀性能的研究

利用表面机械研磨处理(SMAT)使Cu-10Ni合金表面纳米化.采用电化学极化曲线和电化学阻抗(EIS)技术,分别研究了原始粗晶的、经表面机械研磨处理60 min的和表面机械研磨处理60 min后200℃下退火6 h的Cu-10Ni合金在0.05 mol/L Na2SO4和0.05 mol/L H2SO4混合溶液中的电化学腐蚀行为.结果表明,表面机械研磨处理的Cu-10Ni合金腐蚀电位产生了负移,其耐腐蚀性能降低了,但其极化曲线呈现钝化特征.     

剧烈压入形变和稳定化Cu30Ni合金梯度组织的耐腐蚀行为

利用原子力显微镜、电化学测试、电子功函数和钝化膜接触电阻显微划擦方法研究了机械剧烈压入形变和稳定化处理对Cu30Ni合金表面梯度组织和耐腐蚀行为的影响。结果发现,对机械剧烈压入和稳定化处理的试样,表层晶粒尺寸呈梯度变化。从基体到表层,随着晶粒尺寸从40μm逐渐细化到50 nm,电子功函数从4.55 e V提高至4.85 e V,表面电子稳定性提高,钝化膜粘附性能和致密性较好,耐腐蚀性能提高,ip从1.750×10-5A/cm2逐渐降低到0.119×10-5A/cm2,而腐蚀电位EV从-212 m V提高到-193 m V,这是由于机械剧烈压入形变和稳定化处理诱发晶粒呈梯度细化和组织结构中大量结构缺陷存在。     

2A14铝合金混合表面纳米化对电化学腐蚀行为的影响

采用超音速微粒轰击(SFPB)和表面机械滚压处理(SMRT)相结合的混合表面纳米化方法,在2A14铝合金上制备出梯度纳米结构(GNS)表层,对比研究了原始样品和常温空气及低温液氮环境下混合表面纳米化样品在3.5%Na Cl水溶液中的电化学腐蚀行为.结果表明:经混合表面纳米化处理后,2A14铝合金晶粒尺寸由最表层约30 nm逐渐增大到基体的原始尺寸,塑性变形层厚度约130 mm,表面粗糙度R_a约为0.6 mm,表面微小裂纹消失.与原始样品相比,经过SFPB处理的样品耐点蚀能力没有得到提高,混合表面纳米化样品的耐点蚀能力得到提高,其中常温空气环境下样品的自腐蚀电位和点蚀击破电位分别由-1.01228和-0.29666 V升高到-0.67445和0.026760 V,耐点蚀能力最强.分析表明,表层晶粒尺寸纳米化、晶界显著增多、残余压应力以及表面粗糙度的改善有利于提高样品的耐点蚀性能.     

表面纳米化Cu-10％Ni合金在硫酸钠溶液中的腐蚀行为

采用表面机械研磨处理(Surface Mechanical Attrition Treatment,SMAT)技术实现了Cu-10％Ni的表面纳米化.采用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(SEM)、能量色散谱(EDS)等研究了表面纳米化Cu-10％Ni合金在酸性硫酸钠溶液(0.05 mol/LNa2S04+ 0.05 mol/LH2SO4)的电化学腐蚀行为.结果表明:原始Cu-10％Ni合金和表面纳米化合金在腐蚀介质中的极化曲线均有钝化现象产生;但表面纳米化处理之后的合金的耐蚀性下降了,腐蚀速率加快了;且合金的腐蚀性能随着表面纳米化时间的延长逐渐降低.     

表面纳米化Zr-4合金组织和性能热稳定性研究

采用表面机械研磨法(SMAT)对Zr-4合金进行处理,在其表面制备出纳米结构表层,并在不同温度下对其进行退火。利用偏光显微镜、X射线衍射仪、透射电镜、显微硬度计和电化学测量仪等分析手段,研究了SMAT处理Zr-4合金经不同温度退火后,其纳米表层组织、硬度的热稳定性,以及退火对耐腐蚀性能的影响。结果表明,SMAT处理Zr-4合金经低于350℃退火,其表层纳米晶组织、晶粒尺寸、显微硬度具有一定的热稳定性;Zr-4合金经SMAT处理实现表面纳米化后,其在1 mol/L H2SO4溶液中的耐腐蚀性能降低,进一步对其在低于350 ℃进行退火,其耐腐蚀性能得到改善,且退火后的耐腐蚀性能要优于原始未经SMAT处理的Zr-4合金     

表面纳米化对β型钛合金耐腐蚀性能的影响(英文)

采用表面机械研磨处理(SMAT)方法对医用β型TiNbZrFe合金表面处理60 min,研究表面纳米化对TiNbZrFe合金在生理环境下耐腐蚀性能的影响。采用TEM观察表层纳米晶微观结构特征,采用电化学方法研究表面为粗晶与纳米晶的TiNbZrFe合金在0.9%NaCl和0.2%NaF溶液环境下的电化学行为。结果表明:TiNbZrFe合金表面形成深度约30μm的纳米晶层,纳米晶尺寸为10~30 nm。在0.9%NaCl和0.2%NaF腐蚀环境下,与粗晶表面相比,表面为纳米晶的合金表现出较高的电阻、较正的自腐蚀电位以及较低的自腐蚀电流密度。合金耐腐蚀性能的提高主要归因于在纳米化的TiNbZrFe合金表面能够快速形成致密且稳定的钝化膜。     

7A52铝合金表面纳米晶层的电化学腐蚀性能

采用高速微粒轰击技术对7A52铝合金进行表面纳米化处理,利用OM、XRD和TEM研究了表面纳米晶层的微观结构特征,利用CHI660A型电化学工作站测试了样品表面纳米化处理前后电化学腐蚀性能,利用SEM和EDS分析了表面纳米样品电化学腐蚀机制。结果表明:纳米晶最表层晶粒尺寸约为8～20nm,平均晶粒尺寸约为16nm,表面纳米晶层的厚度为20μm左右;表面纳米晶层自腐蚀电流密度icorr由-4.07E-7A.cm-2变为-9.476E-7A.cm-2,明显降低且晶层无龟裂,表现出优异的耐腐蚀性能。表面纳米晶层耐腐蚀性能明显提高的主要原因是表面纳米化增加了样品表面活性,生成了质量优异的钝化膜。     

不同晶粒尺寸Cu-50Cr合金在酸性介质中的腐蚀电化学行为研究

  采用电弧熔炼和机械合金化并热压制备了晶粒尺寸差别较大的两种Cu-50Cr合金,对比研究了其在酸性介质中的腐蚀机理和耐腐蚀性能及其晶粒尺寸降低后对其腐蚀性能的影响.结果表明：随着H⁺浓度的增加,不同晶粒尺寸Cu-50Cr合金的腐蚀速度加快;晶粒尺寸降低后,其抗腐蚀性能降低;粗品Cu-50Cr合金的腐蚀过程受电化学反应控制;纳米尺寸Cu-50Cr合金的腐蚀过程由电化学反应控制转为扩散控制.     

超声冲击处理S30408不锈钢的微观组织演变与电化学性能

通过超声冲击处理(UIT)方法在S30408奥氏体不锈钢表面构筑梯度纳米结构,通过XRD、硬度测试、光学显微镜、扫描电镜和电化学测试等方法研究了超声冲击时间对试验钢表层纳米微观结构和耐腐蚀性能的影响。结果表明,超声冲击处理后在材料表层产生了一定深度的硬化层,同时引入了残余压应力,且残余压应力和硬度均随着超声冲击时间的增加而增加,在超声冲击时间为300 s时分别达到最大值740.12 MPa和82.22 HRB。超声冲击处理后试样表层观察到呈梯度变化的微观结构,可分为纳米层、剧烈塑性变形层和基体。超声冲击使表层晶粒得到细化,并引发了马氏体转变,超声冲击时间为300 s时的晶粒尺寸最小,马氏体转变量最大,分别为14.82 nm和39.80%。超声冲击处理对S30408不锈钢耐蚀性能的影响是晶粒尺寸、残余应力、马氏体相变含量、表面缺陷等因素共同作用的结果,超声冲击时间为180 s时试样的耐蚀性最好,自腐蚀电流密度为1.22 μA/cm²。     

不同晶粒尺寸的Cu-40Ni合金在酸性介质中的耐蚀性能

采用电弧熔炼(CA)和机械合金化(MA)通过热压烧结工艺制备了晶粒尺寸差别较大的Cu-40Ni合金,借助于PARM273A和M5210电化学综合测量仪,利用动电位扫描法和交流阻抗技术对比研究了上述合金在酸性介质中的腐蚀电化学性能以及腐蚀机理。结果表明:随着H 浓度的增加,CA Cu-40Ni合金的自腐蚀电位负移,而MA Cu-40Ni合金则正移,两种合金的动电位扫描极化曲线均未出现钝化现象;随着H 浓度的增加,CA Cu-40Ni合金的极化电阻增大,腐蚀电流减小,合金的耐蚀性能增加,而MA Cu-40Ni合金的极化电阻减小,腐蚀电流增加,合金的耐蚀性能降低。两种合金的交流阻抗谱均由双容抗弧组成,腐蚀过程受电化学反应控制。晶粒细化后,合金中存在大量晶界,参与腐蚀反应的活性原子数增加,促使MA Cu-40Ni合金的腐蚀速度高于CA Cu-40Ni合金。     

Microstructure, mechanical, and corrosion properties of surface of CuNi alloy produced by punching and annealing treatment

The influence of annealing on the formation of nanocrystalline of CuNi alloy surface was investigated by evaluating the microstructure, mechanical properties, and corrosion behavior of as-processed condition (using severe plastic deformation by punching process) and its annealed condition. It was observed that the microstructure changed after annealing of punched sample using an atomic force microscope. Mechanical resistance and corrosion resistance were also characterized using nanoindentation test, electrochemical test, electron work function, and microtribometer test. It was found that the punched and subsequent annealed samples have increasing hardness, elastic behavior (η), and corrosion resistance. Therefore, annealing can lead to the final formation of nanocrystalline and corresponding stability of grain boundary, which are responsible for the increasing mechanical properties and corrosion resistance.     

表面纳米化对AZ91D镁合金渗铝行为的影响

镁合金表面渗铝是提高耐蚀性的一种有效方法。本研究将表面纳米化作为渗铝的预处理过程。采用高能喷丸对AZ91D镁合金进行表面纳米化处理,然后进行真空铝扩散得到渗铝层。用透射电镜(TEM)和扫描电镜(SEM)观察了渗铝层的形貌。结果表明,在对AZ91D镁合金表面高能喷丸后获得了100 nm的晶粒尺寸。在高能喷丸之后,渗铝层的深度比未高能喷丸的渗铝层厚。在440℃下扩散12 h后,渗铝层的深度增加到70μm。采用电化学方法对AZ91D镁合金的耐腐蚀性能进行了表征。结果表明,渗铝层明显降低了AZ91D镁合金的腐蚀速率。因此,高能喷丸强化有利于镁合金表面渗铝,提高镁合金的耐蚀性。     

热挤压对铸态Mg-1Zn-0.3Zr-1Y-2Sn镁合金组织和性能的影响（英文）

通过光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、浸泡实验、析氢实验、电化学试验、拉伸试验等方法,研究了不同挤压温度(340、360、380、400℃)下,热挤压对铸态Mg-1Zn-0.3Zr-1Y-2Sn合金组织和性能的影响。结果表明:热挤压后,合金的第二相沿挤压方向破碎成颗粒,微观组织中存在动态再结晶和变形晶粒。随着挤压温度的升高,第二相的含量变化较小,动态再结晶晶粒尺寸逐渐增大。热挤压后,合金的力学性能得到改善,但其耐腐蚀性最终减弱。热挤压处理可以在腐蚀的早期阶段提高合金的耐腐蚀性能,但随着腐蚀的进行,在后期合金的耐蚀性能会降低。当热挤压温度为360℃时,合金具有较好的力学性能和耐腐蚀性能。     

表面纳米化对纯钛阳极氧化膜组织及特性的影响

通过表面机械研磨处理（SMAT）制备了表面梯度纳米晶结构,研究了表面纳米化对纯钛阳极氧化膜的表面组织及特性的影响。在30 V恒电位模式、0.5 mol/L H₂SO₄溶液中进行不同时长的阳极氧化处理。使用光学显微镜、X射线衍射、拉曼光谱、光电子能谱及电化学测试研究氧化膜的表面特性及腐蚀抗性。结果表明,梯度纳米晶结构可以增加氧化膜的厚度,促进结晶行为,提高抗腐蚀性。阴阳离子空位凝聚机制能够解释梯度纳米晶结构对抗腐蚀性的影响。     

表层纳米化对钛合金电化学腐蚀影响的研究进展

表层纳米化处理可以改变材料表层的组织结构,提高材料的表面性能,而钛合金综合性能优异,有着广泛的应用,可以通过表层纳米化技术在钛合金表层制备出一定厚度的纳米层,进一步提升钛合金的耐腐蚀性能。本文介绍了表层纳米化技术和钛合金表层纳米化的作用机理,并综述了目前国内外表层纳米化对钛合金电化学腐蚀影响的研究进展,重点阐述了表层纳米化后钛合金的表面状态、成分、残余应力和微观结构对耐蚀性的影响,探索了钛合金表层纳米化今后的研究方向。     

Low-temperature nitriding of 38CrMoAl steel with a nanostructured surface layer induced by surface mechanical attrition treatment

A nanocrystalline surface layer was fabricated on a 38CrMoAl steel plate by means of a surface mechanical attrition treatment (SMAT). The average grain size in the top surface layer (10 μm thick) is about 10 nm, and the grain size stability can be maintained up to 450 °C. The effect of the surface nanocrystalline layer on the gas nitriding process at a lower temperature was investigated by using structural analysis and wear property measurements. The surface nanocrystallization evidently enhances nitriding kinetics and promotes the formation of an ultrafine polycrystalline compound layer. The results of the investigation showed that this new gas nitriding technique can effectively increase the hardness and wear resistance of the resulting surface layer in comparison with conventional nitriding, demonstrating a significant advancement for materials processing.     

Influence of Ultrasonic Rolling on Corrosion Resistance of 7075 Aluminum AlloyEI北大核心CSCD

表面纳米化处理是一种有效改善耐腐蚀性能的手段,但受表面粗糙度和残余应力等因素的影响,其相关机制并不清晰。 运用透射电镜(TEM)和扫描电镜(SEM)研究经超声表面滚压工艺(USRP)处理后 7075 铝合金的组织和性能。结果表明： 经 1 道次和 15 道次 USRP 处理后,7075 铝合金表面粗糙度减小并且引入了残余压应力。滚压 15 个道次的试样表面能获得平均晶粒尺寸为 52 nm 的纳米晶。相较于未处理试样,经 1 道次和 15 道次 USRP 处理后试样的耐腐蚀性能均显著提高。其中, 滚压 15 个道次试样的耐腐蚀性能提升更为显著。这主要是因为纳米晶可以使材料表面形成更加致密的钝化膜,导致其耐腐蚀性能显著提高,而表面粗糙度降低和引入残余压应力是提升耐腐蚀性能的次要因素。对比分析残余应力、表面粗糙度和表面纳米晶对 7075 铝合金耐腐蚀性能的影响,揭示了 7075 铝合金经表面纳米化处理后耐腐蚀性能提升的机制。     

表面纳米化对金属材料电化学腐蚀行为的影响

根据已有的研究结果，总结了表面纳米化对材料电化学腐蚀行为的影响，发现表面纳米化增加了材料表面活性，使活性金属材料溶解速度提高，使钝性金属材料表面更易形成钝化膜；纳米化过程不仅仅促使晶粒细化，往往还引起材料表面其他物理和力学性能的改变，因此，在研究纳米材料腐蚀行为时，应全方位考虑。     

热处理对HA/Mg-Zn-Ca生物复合材料显微组织及性能的影响

采用剪切搅拌铸造结合热挤压工艺制备了1HA/Mg-3Zn-0.2Ca(质量分数,%)复合材料,研究了固溶及时效处理对挤压态1HA/Mg-3Zn-0.2Ca复合材料显微组织、力学性能及电化学腐蚀行为的影响。结果表明:挤压态复合材料经固溶处理(T4)后,第二相数量减少,晶粒尺寸增大,屈服强度降低,但延伸率和耐蚀性能有所提高。固溶超过3 h后,由于晶粒尺寸过分长大耐蚀能力又出现下降;固溶后时效处理(T6),复合材料屈服强度提高,耐蚀性变化不大。因此,对挤压态HA/Mg-Zn-Ca复合材料进行适当的固溶及时效处理可以提高复合材料的耐蚀性及延伸率。