Cu含量对生物可降解Zn-Cu合金组织和性能的影响

以Zn粉和Cu粉为原料,采用粉末冶金技术制备生物可降解Zn-Cu合金.研究了Cu含量对生物可降解Zn-Cu合金显微组织、物相组成、抗压强度、耐腐蚀性以及抗菌性能的影响.研究结果表明:当Cu元素加入Zn基体后,Zn-Cu合金的烧结致密度增大.当Cu含量为0.5％—2.5％(质量分数,下同)时,Zn-xCu合金由单相η固溶体组成;当Cu含量为3.0％时,Zn-3.0Cu合金由η和ε两相组成.随着Cu含量的增加,Zn-xCu合金(x=0％-3％)的抗压强度从93.6 MPa提高到170.3 MPa.当Cu含量为2.5％时,Zn-2.5Cu合金的自腐蚀电位达到最大值(-1.0485V),自腐蚀电流密度和稳定腐蚀速率均达到最小值4.6304×10-5 A·cm-2和0.076 mm/year.在金黄色葡萄球菌培养液中,与纯Zn相比,Zn-2.5Cu合金抑菌圈直径最大为(29.8±0.3)mm,吸光度值最低为0.20,这说明Zn-2.5Cu合金对金黄色葡萄球菌的抗菌效果更好.     

微量Cu掺杂对TA10合金组织、力学性能与腐蚀行为的影响

研究了掺杂(0.5%~2.5%) Cu元素对TA10合金的微观组织、力学性能及腐蚀性能的影响,采用扫描电子显微镜(SEM)、金相显微镜(OM)研究合金的微观组织,并用XRD进行物相分析;采用电化学腐蚀、静态浸泡腐蚀试验研究合金的腐蚀性能。选出最佳合金成分,并通过原子力显微镜(AFM)对其做进一步分析。结果表明,随着Cu元素含量的增加,TA10合金基体组织被不断细化,添加2.5% Cu时,该合金的硬度值达到最大。Cu含量在1.0%~2.0%之间,合金的耐腐蚀性能较好。含Cu为0.5%的合金耐腐蚀性能优异。     

不同B含量的Pb-Mg-Al-B合金在Cl~-中的腐蚀行为

采用模拟海水浸泡实验、析氢腐蚀、中性盐雾腐蚀试验、电化学法测试,并采用静态腐蚀失重法测定计算合金腐蚀速率,研究了具有核屏蔽性能的Pb-Mg-Al-B合金在3.5wt.%NaCl溶液中的腐蚀行为,并利用SEM、XRD以及XPS对腐蚀前后合金的表面形貌和腐蚀产物进行分析。结果表明:B含量为1.5%时合金的耐腐蚀性能最好;第二相Mg17Al12以网状形态分布于晶界时对合金腐蚀有明显的阻碍作用;XRD表明腐蚀产物主要为Mg2Pb、PbO、Pb、以及Al2O3、Mg17Al12和含B相AlB2,几乎没有Mg的衍射峰;造成耐蚀性差异的主要原因在于不同元素金属含量对合金微观组织结构的影响。     

模拟海洋大气环境下Cu和Cr对耐候钢耐腐蚀性能的影响

过去,合金元素对耐候钢海洋环境中的耐蚀性影响缺乏详细的论讨.选取Q235和5种不同Cu和Cr含量的耐候钢,在0.5%的NaCl溶液中模拟海洋大气环境进行周期浸润试验.研究结果表明:在Cl-存在的环境中,在碳钢的基础上单独添加Cr(0～3.0%)或单独添加Cu(0.25%～0.50%)都不能使钢的耐蚀性有显著的提高.单独提高耐候钢中Cr的含量,有助于抑制其在腐蚀初期的腐蚀速度,但对后期的腐蚀发展趋势不利;单独提高Cu的含量,有助于延缓腐蚀后期的发展趋势.当同时提高耐候钢中的Cu和Cr含量时,可使耐候钢得到较佳的耐大气腐蚀性能.XRD分析结果表明,合金元素对外锈层的成分影响不大,其主要大气腐蚀产物为γ-FeOOH,Fe3O4,γ-Fe2O3和少量α-FeOOH.     

Mo含量对Al_(0.1)CoCrCu_(0.5)FeNiMo_x高熵合金的组织结构、力学性能及耐蚀性能的影响

在不锈钢中加入Mo元素,可以使不锈钢的钝化膜稳定,提高其耐蚀性。本研究通过XRD、EPMA、硬度测试、压缩测试和动电位极化测试等分析测试方法,系统研究了Mo元素含量对Al_(0. 1)CoCr Cu_(0. 5)FeNiMo_x高熵合金的显微组织结构、力学性能及耐蚀性能的影响。实验结果表明,该合金为树枝晶结构,由FCC相和FCC结构的富Cu相及σ相组成。该合金的硬度与屈服强度随着Mo元素含量的增加而增大。随着Mo元素含量增加,腐蚀电位先升高后降低,腐蚀电流密度降低,其耐均匀腐蚀性能明显提高,钝化区间显著增大,表现出对氯离子较好的抗性。     

镁钙锌合金在人体模拟体液中的腐蚀行为

研究了两种钙含量相同、锌含量(质量分数)不同的镁合金(Mg-1.0％Ca-0.3％Zn和Mg-1.0％Ca-1.0％Zn)在模拟体液(Simulated body fluid,SBF)中的腐蚀行为.通过三电极体系动电位法、析氢法、pH计和扫描电子显微镜对合金在SBF中的极化曲线、浸泡过程中析出氢气量、SBF的pH值变化以及浸泡后的合金形貌进行分析和研究.结果表明:两种合金的耐腐蚀性均好于纯镁,其中合金Mg-1.0％Ca-1.0％Zn较合金Mg-1.0％Ca-0.3％Zn在SBF中极化阻力大,析出氢气量减少,在1～48 h内SBF溶液的pH值增加较快,SBF溶液的碱化较快;浸泡后合金Mg-1.0％Ca-1.0％Zn表面较平整,合金的耐腐蚀性较好,腐蚀速率能基本满足作为体内植入生物材料的要求,且在SBF中日离子溶出量不超过人体耐受量的前提下,其体内植入物制品表面积上限可达179 cm2,具有较大的实用性.     

Ni,Mo和Cu添加对13Cr不锈钢组织和抗CO_2腐蚀性能的影响EI北大核心CSCD

采用正交实验法,通过等离子电弧炉制备添加不同含量Ni,Mo和Cu元素的13Cr不锈钢,研究合金的微观组织、结构特征以及饱和CO2油田采出液中的腐蚀电化学和高温高压浸泡腐蚀行为。结果表明:合金组织主要为马氏体和铁素体,随Ni,Mo和Cu含量不同而变化;Ni4Mo1.2Cu1.4合金中马氏体含量较高,硬度达到296.48HV1.0;所有合金均呈现出明显钝化特征,Ni4Mo1.2Cu1.4合金具有最低的维钝电流密度2.99×10-6A.cm-2和最高的点蚀电位0.35V(SCE),钝化稳定性最高;制备合金在高温高压下的浸泡腐蚀速率为0.041～0.053mm/a,低于0.076mm/a;Ni,Mo和Cu元素加入提高了合金的自腐蚀电位,降低了腐蚀倾向,其中Cu对于改善合金耐蚀性能作用最为突出。     

Ni,Mo和Cu添加对13Cr不锈钢组织和抗CO2腐蚀性能的影响

采用正交实验法,通过等离子电弧炉制备添加不同含量Ni,Mo和Cu元素的13Cr不锈钢,研究合金的微观组织、结构特征以及饱和CO2油田采出液中的腐蚀电化学和高温高压浸泡腐蚀行为。结果表明:合金组织主要为马氏体和铁素体,随Ni,Mo和Cu含量不同而变化;Ni4Mo1.2Cu1.4合金中马氏体含量较高,硬度达到296.48HV1.0;所有合金均呈现出明显钝化特征,Ni4Mo1.2Cu1.4合金具有最低的维钝电流密度2.99×10-6A.cm-2和最高的点蚀电位0.35V(SCE),钝化稳定性最高;制备合金在高温高压下的浸泡腐蚀速率为0.041～0.053mm/a,低于0.076mm/a;Ni,Mo和Cu元素加入提高了合金的自腐蚀电位,降低了腐蚀倾向,其中Cu对于改善合金耐蚀性能作用最为突出。     

Zn-Cu-Ti合金的力学性能及腐蚀性能研究进展

Zn-Cu-Ti合金是一种应用前景十分广阔的锌基合金.将Cu、Ti元素加入锌基体中,不但能使材料硬化,而且可有效提高材料的抗蠕变性能,其良好的综合力学性能可与铜合金相当,且密度更低.Zn-Cu-Ti合金继承了金属锌极佳的耐蚀性,用其板材替代传统的镀锌板,在大气环境中作为屋顶覆盖材料可使使用年限延长几十倍.我国的锌矿资源储量和产量均居世界前列,但Zn-Cu-Ti合金在锌的应用中占比极低.首先,目前Zn-Cu-Ti合金的应用领域较单一,作为建筑墙板和屋顶用材,国内加工成卷板的处理工艺存在较多不足,高质量的卷板还需要进口.其次,Zn-Cu-Ti合金在自然大气环境中具有极佳的耐蚀性,但在特殊腐蚀环境下的腐蚀机理研究极不清晰.最后,Zn-Cu-Ti合金在高温和低温环境中的力学性能仍较差,对其力学性能的研究还没有统一的结论.这些均限制了该合金在其他领域的应用.近年来,国内外学者积极探索锌合金改性技术,新开发的锌合金压铸件形状精密且复杂,常用来制作轴承、模具、耐磨和减震部件等.研究已证实,选择合理的工艺将可大幅提升Zn-Cu-Ti合金的力学性能和耐蚀性能,如机械加工及热处理可以改变化合物相的尺寸、分布和金属离子的固溶度等.适当增加Cu含量可提高合金的硬度及抗拉强度;Ti对锌合金韧性有一定的改善作用;加入Gr、Mg和稀土等元素会改变合金相组成、晶粒尺寸以及腐蚀层结构等,进而改善合金的力学性能及腐蚀性能.在实验中,实验设计包括改变合金成分比例,添加微量金属元素,改进制备、加工和热处理工艺等.力学性能测试主要包括硬度、抗拉强度、塑性和韧性等.腐蚀性能测试包括合金自腐蚀速率、电化学腐蚀和应力腐蚀开裂等.分析方法除微观结构、相组成测试外,还包括利用腐蚀层致密度分析合金耐蚀性能及建立数学模型等.从长期来看,Zn-Cu-Ti合金在锌的消费结构中的比例将会逐渐增长.在应用中,Zn-Cu-Ti合金也将成为电器用材、五金用材、汽车部件和涂层材料等的优质替代材料.本文结合Zn-Cu-Ti合金的特点,阐述国内外Zn-Cu-Ti合金在力学性能和耐腐蚀性能上的研究进展,总结Zn-Cu-Ti合金制备工艺、成型工艺以及腐蚀方面的基础理论研究成果.同时,结合Zn-Cu-Ti合金的应用前景,展望Zn-Cu-Ti合金更广泛的应用,以期为Zn-Cu-Ti合金的开发和应用提供必要的参考.     

Sm对Mg-6Al合金腐蚀行为的影响

目前,有关镁合金中添加稀土Sm的改性研究多集中于力学性能方面,对增强耐腐蚀性能的影响研究较少。采用腐蚀试验,结合腐蚀速率计算、腐蚀形貌观察和显微组织分析,研究了添加不同含量的Sm对Mg-6Al合金在0.5%(质量分数)Na Cl溶液中腐蚀行为的影响。结果表明:随着Sm含量从0.5%(质量分数,下同)增加到1.5%,Mg-6Al合金的腐蚀速率先降低后升高。向Mg-6Al合金中加入1.0%的Sm后,可细化显微组织,降低腐蚀速率,改善腐蚀形貌,显著提高合金的耐腐蚀性能。     

Ca含量对ZM61组织及模拟体液中腐蚀行为的影响

通过真空熔炼获得了不同Ca含量的ZM61镁合金,利用光学金相显微镜、扫描电镜和X射线衍射仪分析了其铸态组织结构,并通过37℃下SBF溶液中的析氢试验和电化学测试,研究Ca含量对铸态ZM61合金在仿生环境中腐蚀行为的影响。结果表明,随着Ca的加入,合金的晶粒尺寸细化;Ca在合金中主要存在于Ca2Mg6Zn3析出相中,当Ca含量达到0.5%(质量分数,下同)时,这种析出物在晶界形成连续网状;随着Ca含量的增加,合金耐腐蚀性呈先增后减的趋势,Ca含量为0.5%时,合金的耐腐蚀性最佳。     

酸性条件下几种锅炉炉管钢腐蚀性能分析

研究了几种锅炉炉管钢在ｐＨ＝３的Ｈ２ＳＯ４溶液中腐蚀速率的差异。电化学测试结果表明：炉管钢的腐蚀速率与钢中合金元素的种类和含量有一定关系;含铬、钼量较高的钢种腐蚀速率较低。由此可见,铬元素是抑制炉管钢在酸性介质中发生腐蚀的最主要的合金元素,其他元素如钼、镍等对炉管钢的腐蚀性能也有重要影响。     

Sn对Al-Mg-Ga-Sn阳极合金电化学性能的影响

为提高铝合金在金属空气电池中作为阳极的电化学性能,本文研究了不同含量的Sn元素对Al-Mg-Ga合金电化学性能的影响,测试了不同Sn含量的合金在6 mol/L KOH电解液中的开路电位、极化曲线、交流阻抗谱和恒流放电等性能.结果表明:Sn元素能够明显改善铝合金阳极的性能,与纯铝相比,合金的电化学性能得到了大幅度提升;当加入的Sn含量为0.1wt％时,合金的析氢腐蚀最慢、电化学性能最佳,合金具有最好的综合性能.     

316L不锈钢中添加Al后的抗腐蚀性能

合金中添加Al可提高其抗腐蚀性能.在316L不锈钢中添加不同含量的Al,研究了合成的合金在5%H2SO4中的均匀腐蚀速率和在65%浓HNO3中的晶间腐蚀速率.结果表明:合金均匀腐蚀速率和晶间腐蚀速率均随着Al含量增加先减小后增大;添加2.00%,4.00%Al的合金的均匀腐蚀速率和晶间腐蚀速率较低;添加了Al的合金的晶间腐蚀速率低于未加Al的合金.     

Fe含量对Ti80合金显微组织和性能的影响

研究了不同Fe元素含量（0.04%~0.41%,w）对Ti80合金显微组织和性能的影响。结果表明：增加Fe含量,可以提高Ti80合金室温强度。Fe元素含量每增加0.2%,合金强度提高约20 MPa,但对合金塑性与冲击性能无明显影响。Fe元素对合金组织形态有影响,当Fe含量提高至0.41%时,α相由球状转变为长条状。30 d海水腐蚀试验周期内,Fe元素的加入降低了Ti80合金的开路电位,导致合金在天然海水浸泡和5 m/s流速条件下平均腐蚀速率增大,耐海水腐蚀性能有所下降,但与正常Ti80合金仍处于同一数量级。     

挤压Zn-Cu-Ti合金的组织及其力学性能

采用Zn-Ti中间合金等制备了不同铜含量的锌合金,370℃/4h均匀化后在300℃对合金进行了热挤压加工。通过X射线衍射分析、扫描电镜分析和能谱分析以及力学性能测试,研究了合金的微观组织和力学性能之间的关系。结果表明,Zn-Cu-Ti合金主要由锌的固溶体η相,TiZn15相和CuZn4相组成,Ti元素的加入细化了合金的显微组织,提高了合金的力学性能;热挤压过程中,合金发生动态再结晶和局部再结晶晶粒长大现象,TiZn15相和CuZn4相被破碎后沿挤压方向分布于晶界处,有助于阻碍再结晶晶粒的长大;Cu含量在0.5%~3.0%范围内,随着含铜量的增加,Zn-Cu-Ti合金的强度和硬度增大,当Cu含量超过2.0%时伸长率有下降趋势;由于挤压过程中发生了动态再结晶在一定程度上抵消了加工引起的硬化,合金挤压态硬度较铸态硬度提高不大。     

Cu元素对TiNiNb合金阻尼性能的影响

采用差示扫描量热仪(DSC)研究了不同原子百分比含量Cu元素(5%,15%,25%)取代Ni对TiNiNb合金马氏体相变温度的影响,并利用单悬臂法(动态机械分析仪)测试了这3种合金的阻尼性能.结果表明,Cu元素对TiNiNb合金相变过程没有明显的影响,在试验温度范围内,合金经历了一阶段的热弹性马氏体相变;Cu含量的增多促进了该合金相变温度的增加,使得相变主要发生在80℃～98℃之间(加热过程);在马氏体相区,Cu含量高,材料的阻尼性能越好.     

In含量对Mg-In二元合金腐蚀行为的影响研究

通过浸泡试验、电化学测试、扫描电子显微镜(SEM)以及X射线衍射仪(XRD)分析,研究了固溶态Mg-xIn(x=1,2,4,6,10,14,18和35%)合金在3.5%NaCl溶液中的腐蚀行为。结果表明,Mg-In合金的耐蚀性随着In含量的升高而下降。在镁合金中添加适量的In元素时,In的抑制作用在镁合金腐蚀过程中占主导地位,合金表面能够形成具有保护性的双层腐蚀层结构,能够阻挡NaCl溶液对基体的腐蚀,所以In含量较低的Mg-xIn(x=1,2,4,6和10%)合金的耐蚀性较好;In含量较高的Mg-xIn(x=14,18和35%)合金表面无法形成具有保护性的双层腐蚀层结构,此时,In的活化作用发挥主要作用,合金的耐蚀性差。     

硅含量对Al-Si-Cu相变储能材料腐蚀性的影响

合金液的腐蚀性较大是铝合金作为相变储能材料应用的主要瓶颈。鉴于材料成分是影响其液态腐蚀性的重要因素之一,本工作设计了304不锈钢在Al-x Si-10Cu(6≤x≤15)合金液中的腐蚀试验,以期探讨Si含量对该材料液态腐蚀性的影响。采用电子探针和XRD对腐蚀产物的形貌、元素分布和相组成进行了分析,并对腐蚀反应进行了动力学和热力学分析。结果表明:随着Si含量的增加,腐蚀层厚度和腐蚀产物的生长系数先降低后增加,而腐蚀产物的扩散激活能却先增加后降低,但都在Si含量为9%时达到极值。Si含量在6%～9%,当腐蚀时间较短时,腐蚀层由Al95Fe4Cr相和Fe2Al5相组成,Si填充Fe2Al5相的空位,阻碍了元素扩散;当腐蚀时间较长时,腐蚀层由Al95Fe4Cr相、FexSiyAlz相和FeAl相组成,FexSiyAlz相不仅生长速率低还可阻挡元素的扩散,且FeAl相的生成焓大于Fe2Al5相,从而降低腐蚀层的厚度。Si含量在9%～15%内时,腐蚀层厚度增加的具体原因有待进一步研究。     

铜含量对CoCrFeNi高熵合金组织结构和性能的影响

通过设计不同Cu含量的CoCrFeNi高熵合金,筛选出一种具有较高强度和导电性的Cu基高熵合金。采用X射线衍射仪、光学显微镜、扫描电子显微镜、力学性能测试机、电阻测试仪研究了铸态CoCrFeNiCux(x=1,2,3,4,5)高熵合金的组织、力学和导电性能。当x=1,2时,合金为FCC单相;当x≥3时,合金除了FCC相外还存在其他析出相。当x=1时,合金的微观形貌由等轴晶组成;当x≥1时,合金的微观形貌是树枝晶和等轴晶形貌,枝晶间的Cu含量较高。合金的拉伸强度和伸长率均随着Cu含量的升高先降低后升高,其中CoCrFeNiCu3合金的综合力学性能最差,抗拉强度仅约120 MPa,伸长率不到1%。CoCrFeNiCu5合金具有最优异的综合力学性能,其抗拉强度约为370 MPa,伸长率约为11%。合金的电阻率随着Cu含量的升高逐渐降低,CoCrFeNiCu5合金的电阻率最低,导电性能最好,同时,电阻随着温度的升高而升高。测试了5种合金的热膨胀系数,其随着Cu含量的升高呈波浪性上升。结合拉伸测试和导电性能测试结果,CoCrFeNiCu5合金具有优异的综合力学性能和导电性能。