317L/FH40复合板在不同温度下摩擦-腐蚀耦合作用机理研究

针对在极地环境使用的特殊海水-海冰摩擦-腐蚀耦合作用环境,使用UMT-2型多功能摩擦磨损实验机分别测试了新型FH40级低温钢板、抗海水腐蚀性能优异的317L不锈钢以及两种钢板焊接部位在不同条件下的往复摩擦-腐蚀耦合行为;使用金相显微镜、白光干涉仪以及扫描电子显微镜表征了钢样的显微组织形貌和磨痕形貌。结果表明：随着环境温度从20℃降低到-20℃,FH40钢及焊缝处的摩擦系数和磨损量都明显增加,而317L不锈钢变化不大;值得关注的是,在海水环境中进行摩擦测试时,可见317L不锈钢的整体损失量远远低于FH40钢及焊缝处的,证明317L不锈钢可应用于极地破冰船船体外表面。另外,使用电化学阻抗、极化技术测试了钢材耐蚀性能,以期确定低温环境对复合钢板耐蚀性的影响。结果证明复合板焊缝处在常温及低温条件下,腐蚀速率皆低于FH40低温钢,两种钢板复合仍保持良好耐蚀性。     

液相化学还原法制备纳米银及抗菌性能研究

选用液相化学还原法,分别在以羧甲基纤维素钠(Carboxymethyl cellulose sodium,CMC)和葡萄糖为还原剂的体系下制备纳米银颗粒,并进行了对比分析。通过紫外分光光度计、X射线衍射和透射电镜等测试手段对其进行了表征。结果表明,用CMC体系制备的纳米银粉末平均粒径为20～30nm,为多晶结构;用葡萄糖体系制备的纳米银粉末平均粒径为25～35nm,为面心结构。利用抑菌圈法对纳米银的抗菌性能进行测试,结果显示2种体系下制备的纳米银对海洋芽孢杆菌都有很好的抑制作用。     

超高强极地船舶用钢低温海冰介质磨损性能

在极地航行的船舶不可避免会遇到海冰磨损的情况，频繁的海冰磨损会对极地船舶用钢表面造成影响，甚至威胁极地船舶的安全。为了探究低温海冰磨损对极地船舶用钢的影响，采用460 MPa级超高强极地船舶用钢作为研究对象，测试了材料在低温环境下的强度、硬度及塑性变化，利用摩擦磨损试验机对比分析了不同环境下材料磨损失重率，观察材料磨损后的表面形貌，进一步采用自制专业设备模拟制备极地海冰，开展了极地船舶用钢低温海冰介质环境摩擦磨损试验，得到了极地船舶用钢在低温海冰介质下的磨损厚度损失参考数据。结果发现，随着温度的下降，超高强极地船舶用钢的屈服及抗拉强度上升，而塑性下降，硬度值变化不明显。常温海水环境下材料的磨损失重率约为0.44E-05 g/(N·m),而在-40℃低温干摩擦环境下，磨损失重率高达1.90E-05 g/(N·m),是常温海水环境下的4倍多；在-40℃模拟低温海冰介质磨损环境下，极地船舶用钢受海冰介质磨损作用明显，材料的磨损失重率约为0.70E-05 g/(N·m)。在无保护条件下，极地船舶用钢因低温海冰磨损导致的表面厚度损失约为0.082 mm,海冰磨损会对钢板表面造成较大损伤。明确低温...     

304不锈钢在微生物介质中的腐蚀行为

利用间歇式方法培养海水中的细菌,用极化曲线和电化学阻抗谱研究304不锈钢在有菌和无菌培养基中的腐蚀行为.研究表明,前者的阳极极化电流密度大于后者,且随着培养时间的延长,电化学阻抗值在无菌培养基中先降低后升高,而在有菌培养基中一直降低.表明海水中的细菌对 304 不锈钢的腐蚀起到促进作用,诱导了不锈钢点蚀的发生.     

基于多代理系统的智能配电网分散协调恢复策略

针对智能配电网故障后自愈恢复需求,在智能配电网复杂的能量控制资源和技术手段基础上,本文给出了以电能交换器为核心组网设备的智能配电系统架构,并在此基础上提出了基于多代理系统(MAS)的智能配电网故障后的分散协调恢复策略。该MAS由设置在电能交换器处的代理和供电线路其他元件上的代理组成。当配电网发生小面积停电时,计及分布式电源(DG)功率输出的波动性,由各DG代理通过等可能路径组合确定初始孤岛划分方案,再由电能交换器代理协调冲突孤岛,保证快速恢复重要负荷供电;发生大面积停电时,在孤岛供电方案确定后,由电能交换器代理以网损最小为目标,利用改进蚁群算法寻优以进一步恢复失电负荷。同时,所设计的MAS可有效缓解信息逐级纵向传递和接收过程中容易造成的通信拥堵情况。算例结果验证了该策略的可行性和有效性。     

植酸水溶液中聚吡咯涂层在Cu基体上的制备及其在腐蚀防护中的应用

利用植酸作为电解质及掺杂剂,成功地在Cu基体表面制备了具有强效防腐特性的聚吡咯(PPy)涂层。采用原位电化学石英微晶分析天平(EQCM)分析技术对聚吡咯在Cu电极表面上的沉积过程进行了探讨,利用扫描电子显微镜(SEM)以及Fourier转换全反射-红外吸收光谱对制备的导电聚合物PPy涂层形貌与成分进行了表征,研究了涂层的抗腐蚀性能。结果表明,电聚合过程中,Cu基体表面首先沉积一层具有保护作用的Phytate-Cu盐层,可抑制基体进一步溶解并有助于聚吡咯的形核及长大。酸盐掺杂的聚吡咯涂层在3.5%(质量分数)NaCl溶液中对Cu基体表现出良好的防护性,pH值为4的弱酸性条件下制备的聚吡咯膜具有最好的耐蚀保护性能。EQCM-循环伏安结果证实,植酸根掺杂的聚吡咯呈现出阳离子选择透过特性,抑制了Cl-的扩散,并显著地提高了Cu基体的抗腐蚀特性。     

镍基球形碳化钨复合涂层在高温高压饱和H_2S溶液中腐蚀行为

针对油气田开发面临的高温、高压、高硫化环境材料的腐蚀问题,采用高温高压反应釜研究了镍基球形碳化钨复合涂层在饱和H2S溶液水热环境中的腐蚀行为。采用扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)等分析了涂层的微观腐蚀形貌及组成。结果表明,随着腐蚀时间的增加,48h内达到最大腐蚀平均速率0.288mg/(h·cm2),涂层表面形成厚度约5μm的腐蚀层,腐蚀产物主要为Ni(OH)2和Ni3S2。涂层表面发生点蚀并伴随有裂缝。     

球形碳化钨增强钴基堆焊涂层的组织及低温耐磨性

目的提升低温钢的摩擦磨损性能,为极地特殊船板的焊补和延寿技术提供试验依据。方法利用等离子转移弧技术,在低温钢E32表面堆焊制备3组球形不同碳化钨含量的钴基涂层,比较该改性涂层和E32钢在低温条件下(–20℃)的摩擦磨损性能。通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱分析仪、3D光学轮廓仪等研究手段,分析碳化钨含量对堆焊层耐磨损性能和显微组织的影响规律,并揭示其耐磨损机理。结果在载荷为50 N、滑动速度为20 mm/s条件下,经2 h干滑动摩擦磨损后,3组涂层较低温钢E32的摩擦系数和体积磨损率均下降,磨痕的宽度和深度均变小。富含WC、W₂C增强相以及Cr₂₃C₆、Cr₇C₃、Co₆W₆C和Fe₆W₆C等碳化物硬质相的涂层,显著提升了E32钢的硬度和低温耐磨性。涂层的低温耐磨性能随着碳化钨含量的增大而提高,未添加碳化钨的涂层的主要磨损机理为磨粒磨损和粘着磨损,当碳化钨的质量分数为30%和60%时,主要磨损机理为三体磨粒磨损。结论通过在E32钢表面进行等离子转移弧堆焊,得到了结构致密、高硬度和抗低温耐磨性的球形碳化钨增强钴基表面改性涂层,在一定程度上提升了低温钢的服役寿命。     

基于磁性Fe–MOF掺杂纳米银环保复合防污剂的制备及其性能

目的 研发新型环保防污涂料,在保证海洋防污效果的基础上,尽量减少海洋防污剂的使用量和避免因表面涂层脱落而带来的重金属污染等问题。方法 成功制备了2种基于金属有机框架材料（MOF）掺杂纳米银的复合防污剂[Ag/PDA–Fe–MOF（700℃）、Fe₃O₄@Fe–MOF@Ag]。采用水热法制备的Fe–MOF呈正八面体形态,尺寸均匀,约为2～3μm。经过700℃真空退火处理后整体尺寸缩小,达到纳米级别,约为100～200 nm,通过分析X射线衍射图谱证明无磁MOF经过退火后转变为强磁性的Fe₃O₄。另外,采用共沉淀法和水热法合成的Fe₃O₄@Fe–MOF也呈正八面体结构,尺寸差别较大,较大的颗粒长度为5～6μm,较小的颗粒粒径仅为400nm左右。后续通过聚多巴胺和还原法成功在2种颗粒表面组装纳米Ag颗粒,质量分数约为0.66%。结果 抑菌圈结果显示,Ag/PDA–Fe–MOF（700℃）对Bacillus subtilis的生长仅有轻微抑制作用;而Fe_...     

快速多重旋转碾压诱导Ti-6Al-4V表面纳米晶及性能研究

目的 使Ti-6Al-4V能更好地应用于海洋领域.方法 采用快速多重旋转碾压技术(FMRR)对Ti-6Al-4V表面进行冷变形处理,研究其力学性能.然后,对其进行低温等离子渗氮,渗氮温度为550℃,保温时间4 h.利用高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和电子显微硬度计等测试设备,对FMRR处理后的Ti-6Al-4V表层组织结构和性能以及等离子渗氮处理后表层组织结构进行表征.结果 经15、30、45 min的FMRR处理后,Ti-6Al-4V表层晶粒细化并获得了纳米结构,对应的平均晶粒尺寸为65～90、45～70和20～40 nm.此时,晶界明显增多,局部存在孪晶、小角度晶界和高密度位错等结构缺陷,电子衍射环连续.同时,Ti-6Al-4V表层结构未出现新相,晶粒细化导致衍射峰略有变宽,也提高了Ti-6Al-4V表面的显微硬度,显微硬度为325～453HV,比处理前提高了约41％.FMRR预处理的试样经过低温等离子渗氮后,基体表面的渗氮层主要包括白色化合物层和过渡层两个区域.结论 FMRR处理为后续低温渗氮提供了能量条件和结构条件,提高了渗氮的速度,最终的渗氮层厚度约为100μm.