高熵非晶合金耐腐蚀性能研究进展

高熵非晶合金是近年来发展起来的一种新型合金材料,因其兼具高熵合金和非晶合金优异的力学性能、耐腐蚀性能、磁性能等功能特性,引发了众多学者的广泛关注。本文简述了高熵非晶合金的含义与特点,介绍了高熵非晶材料的制备方法及组织与性能;归纳了该类材料的耐蚀机理与耐腐蚀性能的最新研究成果;展望了采用机器学习助力设计高熵非晶合金的新范式,并指出探究工况环境下的腐蚀失效机制、完善高熵非晶合金微观耐蚀机理与优化相关制备工艺是该材料广泛应用的前提条件。针对高熵非晶合金的开发及其耐腐蚀性开展的应用基础研究,将为我国海洋事业的“远洋化、深海化”提供先进的技术支撑和材料保障。     

AlNiZr非晶纳米晶复合涂层的腐蚀磨损行为研究

为提高海洋极端环境下钢结构材料的耐腐蚀磨损性能,采用高速电弧喷涂技术制备了一种AlNiZr非晶纳米晶复合涂层,并研究了该涂层在质量分数为3.5%的NaCl溶液中的腐蚀磨损行为。结果发现,AlNiZr涂层组织较为均匀,致密性较好,相结构由非晶、纳米晶及晶化相共同组成,涂层非晶体积分数约为64.93%,平均显微硬度值为363HV0.1,与45钢基体之间的平均结合强度约为30.8 MPa;在干摩擦条件下其平均摩擦因数约为0.125,磨损体积约为0.134 mm3,磨痕宽度约为882.4 μm,磨损失效机制以氧化磨损和脆性剥层磨损为主,并伴有轻微磨粒磨损;在腐蚀介质条件下,由于受到腐蚀介质的润滑减摩作用,导致涂层的平均摩擦因数、磨损体积、磨痕宽度均有明显减小,其平均摩擦因数约为0.058,磨损体积约为0.02216 mm3,磨痕宽度约为314 μm,腐蚀磨损失效机制主要表现为剥层磨损形式,同时磨损起主导作用、腐蚀次之。与纯铝涂层相比,AlNiZr涂层表现出优异的耐腐蚀磨损性能。     

环形压水室截面面积对核主泵性能的影响

为了研究环形压水室结构对于核主泵水力性能的影响,在保证其他过流部件几何参数不变的前提条件下,以某型核主泵模型为研究对象,设计3种不同截面面积环形压水室的核主泵模型,并基于RNG k-ε湍流模型和滑移网格模型,对以上3种缩比模型内部流动进行全三维数值模拟,通过试验证实了数值计算数据与试验数据的吻合性与该数值模拟方法的可靠性。结果表明:在设计工况下运行,压水室截面面积变化对核主泵性能影响不大;偏离设计工况,适当增大压水室截面面积能够提高核主泵的扬程、效率和静压能占比,并改善压水室内部流动特征;而偏小的压水室截面面积会使其内部流动损失增大。在实际泵产品的设计和研究过程中,结构尺寸允许的条件下适当增大压水室截面面积有利于提高核主泵的整体性能。     

Cu含量对新型AlNiZrCoYSi高熵非晶合金非晶形成能力与耐腐蚀性能的影响

采用高真空电弧熔炼喷射成形技术制备了一种新型Al_17.5Ni₂₀Zr_17.5Co₂₀Y₂₀Si₅高熵非晶合金条带,并研究了Cu元素的添加及含量变化对Al_17.5Ni₂₀Zr_17.5Co₂₀Y₂₀Si₅高熵非晶合金耐腐蚀性能的影响。利用X射线衍射仪(XRD)、差示扫描量热仪(DSC)、显微硬度计分别研究了合金材料的非晶形成能力与硬度;通过极化曲线(Tafel)和Nyquist图等电化学方法考察了高熵非晶合金室温下在3.5 wt.% NaCl水溶液中的耐腐蚀性能。结果表明：四种(AlNiZrCo)_75-xCu_xY₂₀Si₅(x=0, 10, 14, 15)近等原子比高熵非晶合金均呈现典型的非晶态衍射峰,Cu含量对AlNiZrCoYSi高熵非晶合金的非晶形成能力影响不大,但会降低合金的抗腐蚀性能,且上述合金的维氏显微硬度均超过470 HV_0.1。其中,Al_17.5Ni₂₀Zr_17.5Co₂₀Y₂₀Si₅高熵非晶合金的耐腐蚀性能最佳,其自腐蚀电位(E_corr)为-0.248 V,自腐蚀电流密度(i_corr)为1.63 μA/cm^₂,极化电阻(R_p)为24.56 kΩ.cm^₂,该材料在解决严苛海洋环境下防腐耐磨问题具有较大的应用潜力。     

AlNiLaCe新型高熵非晶合金的组织结构与电化学腐蚀行为

采用电弧熔炼工艺与真空熔炼快淬系统制备了一系列新型AlNiLaCe高熵非晶合金条带,并研究了(AlNi) / (LaCe)含量变化对高熵非晶合金组织结构与电化学腐蚀行为的影响。利用X射线衍射仪（XRD）、差示扫描量热仪（DSC）和显微硬度计分别研究测定了高熵非晶合金的相结构、热稳定性与硬度;借助扫描电子显微镜（SEM）与X射线能谱分析仪（EDS）表征了合金条带的表面形貌与元素分布情况;通过极化曲线（Tafel）考察了高熵非晶合金在3.5 wt.% NaCl溶液中的电化学腐蚀行为并通过XRD测定了等原子比AlNiLaCe高熵非晶合金条带的腐蚀产物。结果表明:随着Al含量的增多,AlNiLaCe高熵非晶合金由典型的非晶态衍射峰与含Al的金属间化合物一同组成;合金中(AlNi)含量增多导致其热稳定性与条带硬度逐渐提高,Al35Ni35La15Ce15高熵非晶合金最高硬度为470 HV0.1。通过电化学腐蚀实验发现:相比AZ91镁合金,AlNiLaCe系高熵非晶合金的自腐蚀电位更高,腐蚀电流密度比镁合金低1个数量级。     

叶片数对离心泵瞬态空化特性的影响

为研究叶片数在离心泵设计工况下对瞬态空化特性的影响,基于SST k-ω湍流模型和Zwart空化模型,以3种叶轮叶片数的离心泵为研究对象对其内部空化流动进行三维非定常数值模拟。结果表明:对于3组不同叶片数(Z=4、5、6)的叶轮,随着叶片数逐渐增加,离心泵扬程增加,但效率无明显差异;不同叶片数离心泵的空化特性曲线不同,临界空化点压力以及扬程断裂值不同,3种叶轮方案在无空化时的扬程分别为44.8、41.8和39.2 m,扬程断裂的相对值分别占其扬程的27%、25%、32%,即Z=5的叶轮离心泵扬程下降最少;在叶轮的一个旋转周期内,随着时间的增大,Z=4的空泡体积逐渐增加,Z=5和Z=6的空泡体积逐渐减小;叶片数较少时,叶轮流道内相对轴面漩涡运动剧烈,流体的绝对速度降低,造成泵压头的衰减,加速空化发生。     

超声空化技术在化工领域的应用研究进展

从研究超声波的特性和超声空化形成机理的角度出发,对超声空化在降解有机物与废水处理、清洗与防除垢方面、电镀工业、超微细粉体制备及材料去除方面等领域的应用进行综述,展望了该技术的发展趋势与未来研究方向,对进一步探索超声空化的深层机理提供可借鉴的研究思路,对扩展其应用范围具有一定的指导意义     

等原子比AlNiZrCuY轻质高熵非晶合金的组织与耐腐蚀性能

利用真空电弧熔炼技术与急速冷却快淬设备制备了一种等原子比AlNiZrCuY高熵非晶复合材料薄带,利用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、差示扫描量热仪（DSC）、显微硬度计等手段表征了该复合材料的显微结构、相稳定性并测定其硬度;通过极化曲线和电化学阻抗谱等测试方法研究了高熵非晶复合材料室温下在模拟海水（3.5 wt.% NaCl水溶液）中的防腐蚀性能。结果表明：Al20Ni20Zr20Cu20Y20高熵非晶复合材料是由非晶态组织与金属间化合物相共同组成;利用阿基米德排水法测得材料实际密度约为5.792 g/cm3;其维氏显微硬度为461 HV0.1,击破电位(Eb)为-0.215 V,维钝电流密度( ipass)为29.44 μA/cm2。该高熵非晶复合材料在金属表面防腐与耐磨领域应用前景广阔。     

空化初生及其影响因素综述

空化不仅是一种与流体压力变化有关的动态过程,而且在流体机械和其他工业设备中也普遍存在,尤其是在泵和水轮机中。该现象自出现至今一直被备受国内外专家学者的密切关注。同时在空化初生的影响因素这一问题上也存在一定的分歧。作为空化发生和发展的首个阶段,对于空化初生的研究始终是流体机械、船舶工程和国防工业建设领域的重要课题。鉴于上述分析,对空化初生的研究现状与其影响因素进行归纳总结,指出现阶段空化初生的主要研究方向并对未来研究趋势进行展望。     

合金组元与含量对激光熔覆高熵合金涂层的影响研究综述∗

高熵合金被视为是近年来合金化理论的一次创新,打破了传统合金以一种或两种金属元素为主元的设计理念,将合金设计体系扩展到以五种及以上元素为主元的领域,由于能够组成高熵合金的元素种类繁多且含量可调,所以具有巨大的开发潜力。 激光熔覆技术作为一种先进的新型材料表面改性技术与装备维修技术,与高熵合金结合,可为该合金材料的应用开辟出新的空间。 通过对现有研究梳理,归纳总结激光熔覆高熵合金涂层的耐腐蚀性能、硬度与摩擦磨损性能以及抗高温氧化性能的性能强化机理;概括分析常见高熵合金的组成元素及其含量变化,对激光熔覆技术制备合金涂层组织结构和性能的影响,为高熵合金涂层组元的选取提供借鉴参考。 最后指出激光熔覆高熵合金涂层在当前研究中的不足与仍需深入研究的问题,展望了高熵合金的应用前景与未来的研究方向。 系统梳理 Al、Ti、Nb、Mo、Ni、Si、B、C 等合金化元素对激光熔覆技术制备高熵合金涂层组织结构和性能的影响规律和作用效果,为激光熔覆高熵合金涂层的合金分成设计提供理论指导。