氯化镧对镁合金表面疏水化处理的影响

研究了氯化镧对镁合金疏水膜耐蚀性的影响。采用中性盐雾试验和电化学试验测试了疏水膜的耐蚀性,并采用扫描电子显微镜观察了疏水膜的表面形貌。结果表明:氯化镧对镁合金疏水膜有一定的改性作用,使膜层由乳突状结构转变为层片状结构,进而使膜层由疏水表面转变为超疏水表面,其接触角可达153°。另外,添加氯化镧后疏水膜的盐雾时间延长至109.0 h,耐蚀性大幅提高。     

A comparative thermodynamic analysis of Kalina and organic Rankine cycles for hot dry rock: a prospect study in the Gonghe Basin

Hot dry rock is a new type of geothermal resource which has a promising application prospect in China. This paper conducted a comparative research on performance evaluation of two eligible bottoming cycles for a hot dry rock power plant in the Gonghe Basin. Based on the given heat production conditions, a Kalina cycle and three organic Rankine cycles were tested respectively with different ammonia-water mixtures of seven ammonia mass fractions and nine eco-friendly working fluids. The results show that the optimal ammonia mass fraction is 82% for the proposed bottoming Kalina cycle in view of maximum net power output. Thermodynamic analysis suggests that wet fluids should be supercritical while dry fluids should be saturated at the inlet of turbine, respectively. The maximum net power output of the organic Rankine cycle with dry fluids expanding from saturated state is higher than that of the other organic Rankine cycle combinations, and is far higher than the maximum net power output in all tested Kalina cycle cases. Under the given heat production conditions of hot dry rock resource in the Gonghe Basin, the saturated organic Rankine cycle with the dry fluid butane as working fluid generates the largest amount of net power.     

规整有机分子自聚集体对铜的高效缓蚀的研究

通过多步法合成了离子型含双苯并三氮唑环的目标分子，4，4'-{苯-1，3-二基二[(1E)-3-羰基丙-1-烯-1，3-二基]}二[2-(2H-苯并三唑-2-基)苯醇酸]二钾。在室温条件下，目标分子在3.5%（质量）NaCl/DMSO（二甲基亚枫）混合溶液 （体积比：40/60） 中能够发生分子自组装产生纳-微米级的自聚集体。通过傅里叶变换红外光谱 （FT-IR）、拉曼光谱和X射线光电子能谱 （XPS） 的表征，证实了所形成的目标分子自聚集体能够对铜表面产生强烈的化学吸附作用，在铜表面形成自组装膜。利用电化学方法测定了目标分子自聚集体吸附在铜表面形成自组装膜后，在3.5%（质量）NaCl溶液中的缓蚀性能。结果表明目标分子自聚集体在NaCl溶液中能高效地抑制铜腐蚀。     

喷涂功率对YSZ涂层的力学性能和抗铝硅熔体腐蚀性能的影响

热浸镀Al–Si合金涂层是一种有效的现代钢铁防腐涂层，但熔融Al–Si合金腐蚀已成为热浸镀Al–Si合金生产线沉没辊及其备件亟待解决的关键问题之一。本工作采用大气等离子喷涂技术制备Y2O3部分稳定ZrO2(YSZ)/NiCrAlY防护涂层，研究了喷涂功率对YSZ涂层组织和力学性能的影响和涂层在700℃下Al–Si熔体中的腐蚀行为。结果表明，YSZ涂层是由板条和层间柱状晶粒组成的典型层状结构，随着喷涂功率从37 kW增至46 kW，层间柱状结晶呈长大趋势；YSZ涂层主要由t-ZrO2相和少量m-ZrO2相组成，喷涂功率对涂层相组成无明显影响；喷涂功率为40 kW的YSZ涂层具有较高的显微硬度642.4 HV0.3和结合强度62 MPa。此外，当带有涂层的样品在700℃的Al–Si熔液中腐蚀240 h后，YSZ涂层与高温Al–Si熔液之间的界面没有反应层生成，同时Al–Si合金熔液中的Al和Si元素也未渗透进YSZ涂层内部，表明YSZ/NiCrAlY防护涂层有效地将Al–Si合金熔体阻挡在涂层表面。     

Optical spectroscopic and electrochemical characterization of oxide films on a ferritic stainless steel

Colored oxide films that form on ferritic stainless steel in a high-temperature, oxidizing environment and correspond to different chemical compositions can cause a deterioration of pitting resistance and corrosion performance. Herein, optical spectroscopic and electrochemical techniques have been used to reveal the relationship between color, chemical composition, and corrosion resistance of oxide films formed in the temperature range from 400°C to 800°C for 30 min and at 800°C for 10, 20, 30, and 60 min. The substrate with a thin and dense passivation film leads to a low pitting potential but high corrosion resistance. Oxide films of yellowish or brownish color formed below 600°C are mainly iron oxides, which correspond to low corrosion resistance. No passivation characteristics can be observed for polarization curves of oxide films formed at 500°C and 600°C. The color of oxide films varies from blue to dark gray with the increase of oxidation time at 800°C. Corrosion resistance changes with different proportions of Fe₃O₄, Cr₂O₃, and FeCr₂O₄. The gray oxide films formed at 800°C for 30 min exhibit the lowest pitting susceptibility and the highest corrosion resistance.     

带耐火衬里高温反应器密封锥结构的设计

耐火衬里及支撑结构设计的可靠性是保证高温反应器壳体温度小于设计温度的关键因素。针对耐火衬里结构失效导致反应器壳体温度超过设计温度的问题,提出了一种双金属焊接的密封锥结构。该结构具有支撑金属衬里的作用以及将耐火材料与金属衬里之间的膨胀空间分割成多个密闭空间以阻止高温气体的流动,进而提高隔热可靠性。采用ANSYS软件中APDL语言建立了密封锥连接结构的有限元模型,通过研究密封锥不同角度以及厚度对计算结果的影响,得出了密封锥的最佳结构参数,并满足ASME标准的应力强度评定要求。模拟结果可为此类高温反应器耐火衬里结构的设计提供参考依据。     

超疏水表面在金属防护中应用的研究进展

超疏水表面由于具有独特的微纳米粗糙结构和低表面能性质,能形成空气垫物理屏障层,减小材料表面与水或其他腐蚀介质之间的接触面积,因此被广泛应用于金属的腐蚀防护。首先简单介绍了超疏水表面的相关理论,主要包括Young氏方程、Wenzel模型和Cassie-Baxter模型。然后,归纳总结了三种制备超疏水表面的有效途径:在低表面能物质上构建微纳米级粗糙结构;先构建出具有微纳米级的粗糙结构,再对表面进行低表面能修饰;一步法完成低表面能修饰和微纳米级粗糙结构的构建。在此基础上,详细地综述了常见的超疏水表面(薄膜或涂层)在金属防护中的应用。进一步介绍了通过在超疏水体系中引入缓蚀剂的方式,构建具有主动防护功能的超疏水表面,并介绍了此种超疏水表面在金属防护中的应用。最后指出了目前的超疏水表面在制备工艺以及耐久性等方面存在的问题,并对其在金属防护领域的应用前景和发展方向作出了展望。     

超临界CO2环境中温度和流速对N80碳钢腐蚀行为的影响

目的研究超临界CO2环境中温度和流速对N80碳钢腐蚀行为的影响,探讨N80碳钢在超临界CO2环境中的腐蚀机制。方法利用高压釜进行失重和电化学测试,同时利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)进行腐蚀形貌观察和腐蚀产物成分分析。结果当温度为40℃时,腐蚀速率最小,电化学阻抗随时间延长持续减小,此条件下并没形成FeCO3保护膜。升高温度导致腐蚀初期的腐蚀速率明显增大,然而腐蚀某个时刻后,电化学阻抗突然增大,意味着FeCO3保护膜的形成。温度越高,腐蚀24 h后的阻抗越大,产物膜越致密,保护性越好。另外,腐蚀失重速率随流速的增加而增大,电化学测试也表明流速越大,阻抗越小,腐蚀电流密度越大。SEM形貌分析表明,流体流动破坏了FeCO3膜的致密度,降低了其对N80碳钢基体的保护作用。结论尽管升高温度加速了N80碳钢的腐蚀,但却有利于保护性FeCO3膜的形成。温度越高,FeCO3膜越致密。流体流动破坏了保护性FeCO3膜的致密性,加速了N80碳钢腐蚀。     

双相不锈钢表面激光熔覆钴基合金组织和性能研究

目的提高2205双相不锈钢的耐磨性和耐腐蚀性能。方法采用激光熔覆技术,在2205双相不锈钢基体表面制备钴基合金熔覆层。用X射线衍射仪、光学显微镜检测钴基合金熔覆层的相组成和显微组织,用能谱仪测定熔覆层和基体界面区域的Fe和Cr元素分布,确定熔覆层界面过渡区域的宽度。用显微硬度计和湿砂磨粒磨损试验机,测试熔覆层硬度和耐磨性能。采用扫描电镜观察摩擦表面的磨损特性,分析钴基合金熔覆层的磨损机理。用电化学工作站测试熔覆层的电化学腐蚀特性,并用2205双相不锈钢作为对比试样做相应的性能试验。结果熔覆层由γ-Co固溶体和少量的Cr7C3、Cr2Ni3化合物相组成,界面处的熔覆层相组织是少量的平面晶和胞状晶,其他区域是发达的树枝晶。由于熔覆层由多道搭接和多层熔覆形成,树枝晶生长有方向性,但不是成固定的方向,并出现明显的分层现象。熔覆层过渡区范围为50μm左右,熔覆层平均显微硬度达477HV(0.1),远高于2205双相不锈钢基体(265HV(0.1))。当磨程达到3354m时,熔覆层的质量损失仅为10.3 mg,约为基体质量损失的1/3。在3.5%NaCl溶液中,熔覆层具有较高的极化电阻与电荷转移电阻和较小的自腐蚀电流。结论熔覆层组织致密,无气孔、裂纹等缺陷,与基体呈良好的冶金结合,钴基合金熔覆层具有良好的耐磨粒磨损性能和耐腐蚀性能。     

化学气相沉积钨涂层的研究现状与进展

化学气相沉积钨涂层具有工艺简单、技术成熟度高、涂层综合质量优异等特点，广泛应用于国防、航天、核工业等领域。首先介绍了化学气相沉积钨涂层的原理和特点，重点讨论了化学气相沉积钨涂层的工艺及应用研究现状，包括化学气相沉积钨涂层微观组织控制工艺及在耐辐射、耐磨耐蚀和高温防护领域的应用，同时对新型化学气相沉积钨涂层技术的发展进行了展望。一是改善现有工艺存在的反应气源与反应产物毒性大等问题，满足绿色环保的发展要求；二是改善现有工艺存在的沉积温度高、沉积速率偏低等问题，实现在不同衬底表面的高效、高质量沉积；三是改善现有化学气相沉积钨涂层结构与功能单一等问题，满足构件对钨涂层高性能和多功能的需求。