锆合金氧化膜对腐蚀性能影响研究现状

介绍了锫合金氧化膜的物相组成和转变对锆合金耐腐蚀性能的影响,并重点论述了合金元素、热处理制度、第二相粒子、表面处理技术和水化学条件对锆合金氧化膜及耐腐蚀性能的影响.     

锆合金摩擦磨损性能的研究进展

锆及其合金具有比强度高、密度小、吸收热中子面积小和耐腐蚀性能良好等优点,已被应用于航空航天、核工业和航海等特殊领域。然而由于锆合金通常作为结构部件应用于高温、高压、高强度等苛刻的服役环境中,因发生摩擦磨损而限制了其工业化应用。本文综述了近年来锆合金摩擦磨损性能优化的研究进展,介绍了锆合金的摩擦磨损行为及机制,总结了摩擦磨损实验中速度、载荷以及温度对锆合金摩擦磨损性能的影响,概括了表面处理、合金化以及热处理等可改善锆合金耐磨性能的有效方法。最后,对未来抗耐磨性锆合金的研究发展和应用进行了总结和展望。     

改善锆合金疖状腐蚀的措施

锆合金以其独特的物理性能被广泛用于核反应堆堆芯结构材料,随着当前核电进一步向大功率、高燃耗发展,改善锆合金耐腐蚀性能便成为当务之急.介绍了改善锆合金疖状腐蚀的几种常用途径:优化合金成材过程中热加工制度;调节合金元素含量以及化学成分;对合金表面进行特殊工艺处理等.并在此基础上展望了锆合金抗疖状腐蚀技术的发展前景.     

镁合金防腐蚀技术的研究现状及未来发展方向

镁合金由于具有优良的性能而在电子、汽车和航空航天工业得到广泛应用,但其较差的耐腐蚀性能又使其应用受到限制,因此可通过净化合金成分、改变微观结构和采用适当的表面处理方法来改善镁合金的耐腐蚀性能.主要介绍了当前镁合金防腐蚀技术的国内外研究现状,对这些技术进行了评价并指出镁合金各种表面处理技术的优缺点及其未来发展方向.     

核级锆及锆合金腐蚀性能研究现状

通过对已有成果的总结,对锆合金的工作环境做了简单的介绍,主要概括了锆合金的腐蚀性能.根据现有的数据,从添加合金元素、反应堆水化学、热处理制度及表面处理等方面对锆合金的腐蚀性能做以介绍,并对锆合金的发展提出建议.     

表面处理对锆合金性能的影响

介绍了锆合金的表面处理技术,讨论了各种表面处理技术对于锆合金表层结构和合金元素分布的影响及改善锆合金性能的机理,提出了进一步研究的建议.     

喷丸处理Zr-4合金氧化膜组织和氧化动力学研究

采用高能喷丸技术获得表面处理的Zr-4合金,并对其在673 K,18.3 MPa的高压釜中腐蚀,通过XRD、SEM、AFM分析喷丸处理后Zr-4合金形成的氧化膜与普通Zr-4合金形成的氧化膜的成分、形貌、表面粗糙度、晶粒尺寸大小及应力分布等.发现喷丸处理后的Zr-4合金晶粒尺寸减小,并改善了锆合金的耐腐蚀性能.     

医用钛合金及其表面活化的研究现状

医用Ti合金具有良好的力学性能、耐腐蚀性能和生物相容性,在医学临床上获得广泛应用,但是其耐磨性能和生物活性等方面仍不够理想,耐腐蚀性能也有待于进一步提高.开发具有更佳综合性能的医用钛合金,或对现有成熟医用钛合金进行表面改性是解决上述问题的有效途径.本文综述了医用钛合金的发展及其存在的问题和表面活化研究进展,并对医用Ti合金的表面活化的前景进行了展望.     

Zr-4合金表面铌合金化处理的组织与性能

通过对Zr-4合金进行激光表面铌合金化、电子束表面铌合金化和铌离子注入,分析了表面铌合金化后锆合金表层的显微组织,并测定了表面合金化后锆合金在酸性溶液中的极化曲线.结果表明,3种合金化方法可不同程度地提高Zr-4合金在酸性溶液中的耐腐蚀性能,铌离子注入的效果最为显著.     

铁基非晶态合金涂层表面耐磨损及耐腐蚀性能研究

铁基非晶态合金凭借优异的耐磨和耐腐蚀性能在石油、煤电、钢铁和船舶等领域得到广泛应用。本文利用超音速火焰喷涂工艺在316不锈钢基体上制备铁基非晶态合金涂层,研究了涂层的磨削性能、涂层磨削表面的耐磨性能和耐腐蚀性能。研究结果表明三个磨削参数中,磨削深度对涂层表面的表面粗糙度及耐腐蚀性能影响最大,进给速度次之;而进给速度对涂层表面耐磨性能影响最大,磨削深度次之;磨削速度对涂层表面的表面粗糙度、耐磨性能和耐腐蚀性能影响较小。最后,根据不同的涂层性能要求对磨削参数组合进行优化。     

锆微弧氧化表面处理技术研究进展

锆及锆合金是重要的核结构材料和有潜力的生物医用材料,但在实际应用中,腐蚀、磨损易造成其失效,而适当的表面改性是提高它们服役性能的有效手段。重点介绍了锆及锆合金微弧氧化（MAO）表面处理技术的研究现状,讨论微弧氧化过程中电压电流特征及微弧放电机理,总结电解液体系及电参数对锆微弧氧化膜生长及膜层性能的影响规律,最后指出目前存在的问题和后续的研究方向。锆微弧氧化膜硬度高,致密性好,能大幅度提升基材的抗磨损和抗腐蚀性能。因此,锆微弧氧化技术在核电及生物医学领域有着很好的应用前景。此外,电解液中铝、硅元素进入微弧氧化膜后可以稳定膜层中高温氧化锆相（t-ZrO2）,避免膜层中应力集中和微裂纹的产生。用P和Ca元素修饰后的锆微弧氧化膜具有较好的生物活性、抗体液腐蚀和抗菌性能。     

等离子渗氮与喷丸强化复合改进钛合金抗微动损伤性能

利用直流脉冲等离子电源装置对Ti6A14V钛合金表面渗氮处理,研究了渗氮层的相组成、硬度分布、韧度及摩擦学性能,采用喷丸形变强化(SP)对渗氮层进行后处理,以达到联合提高钛合金微动疲劳(FF)抗力的目的.研究结果表明:脉冲电源等离子技术可在钛合金表面获得由TiN、Ti2N、Ti2A1N等相组成的渗氮层,该改性层能够显著地提高钛合金常规磨损和微动磨损(FW)抗力,但降低了基材的FF抗力.渗氮层的减摩和抗磨性能与SP引入的表面残余压应力协同作用,使钛合金FF抗力超过了SP单独作用.提高渗氮层韧度对改善钛合金FF和FW性能均十分重要.     

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。     

Influence of shot peening and thermal ageing treatment on resistance to intergranular corrosion in shielded metal arc weld metal for type 600 nickel base alloy

Shielded metal arc weld metal for type 600 nickel base alloy (alloy 182) is used for weld components in nuclear power plants. To evaluate the intergranular corrosion resistance of alloy 182 after application of shot peening and subsequent thermal ageing treatment at 593–793 K, we conducted the corrosion test (immersed in boiled 16% sulphuric acid +5.7% copper sulphate aqueous solution at 57.6 ks) using specimens of alloy 182. The results show that the intergranular corrosion resistance of alloy 182 subjected to heat treatment at 893 K for 72 ks was improved by shot peening. Also, the intergranular corrosion resistance was not changed by thermal ageing treatment at 593–793 K subsequent to shot peening. Because remaining chromium depletion layers along grain boundaries were still observed by transmission electron microscope (TEM) after shot peening, disappearance of chromium depletion layers cannot be a factor in the improvement of the intergranular corrosion resistance. The results of measurement of surface residual stress by the X-ray diffraction method show that the compressive residual stress introduced by shot peening still remained on the surface of the specimens. Based on these observations, we assumed that chromium depletion layers along grain boundaries near the surface were dissolved by the environment of the corrosion test, the dissolved regions were closed by the compressive residual stress on the surface, and then the remaining chromium depletion layers were protected from the corrosive environment. This assumption explains why the intergranular corrosion resistance was improved although chromium depletion layers remained.     

Influence of surface coating on Ti811 alloy resistance to fretting fatigue at elevated temperature

An extensive study of the composition distribution, bonding strength, hardness, and wear resistance of a 0Cr18Ni9 film deposited on a Ti811 titanium alloy surface by ion beam enhanced deposition (IBED) is presented. Shot peening was introduced to post-treat the modified surface to synergistically improve the fretting fatigue resistance of the Ti811 alloy at 350～C. The results indicate that the 0Cr18Ni9 film with high density, small grain size, low void radio, and high bonding strength can be prepared using IBED. As a result, the hardness, wear resistance, and fretting fatigue resistance of the Ti811 alloy are increased to a remarkable extent. Compared with shot peening treatment or IBED 0Cr18Ni9 film alone, the Ti811 titanium alloy with an IBED 0Cr18Ni9 film combined with shot peening shows a higher fretting fatigue resistance at 350℃. This is due to the synergistic effect of the high wear resistance of the film surface and the residual compressive stress induced by shot peening.     

表面改性技术降低生长棒临床并发症发生率研究进展

生长棒是应用于早发性脊柱侧凸患者矫正治疗的医疗器械.首先介绍了由钛合金或钴铬合金材料制造的单生长棒、双生长棒、Shilla生长棒等在早发性脊柱侧凸矫正领域的临床应用现状;同时总结了生长棒在体内服役时,由于金属疲劳、固定螺钉松动、植入物的磨损和腐蚀等原因导致的金属棒断裂、固定螺钉拔出、金属离子富集等问题,以及由此引起的过敏反应、炎症反应、骨溶解等相关并发症.为降低生长棒临床应用并发症发生率,国内外研究人员采用喷丸、微弧氧化、等离子喷涂、物理气相沉积等表面改性手段,对生长棒进行表面改性.国内外研究表明,采用激光冲击强化、喷丸等可以提高生长棒系统中金属棒的表面硬度及应力,提高金属棒的微动疲劳特性,避免金属棒断裂;采用喷丸、微弧氧化处理和等离子喷涂处理等方法,可以促进生长棒系统中椎弓根螺钉和天然骨界面长合,增强椎弓根螺钉-骨组织的结合强度;采用物理气相沉积可以提高生长棒系统的耐磨性、耐蚀性,进而降低其离子释放量.经过表面改性后的生长棒系统,生物相容性提高,过敏反应、炎症反应、骨溶解等相关并发症的发生率降低.     

离子渗ZrN与喷丸复合对TC4合金疲劳行为的影响

为改善钛合金耐磨和抗疲劳性能,采用离子渗技术在TC4钛合金表面先渗Zr,再渗N形成梯度ZrN合金化层,并与喷丸强化(SP)后处理复合。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪和显微硬度计分析测试了改性层的组织结构和硬度沿层深的分布,探讨了改性层对TC4钛合金疲劳性能的影响规律和作用机制。结果表明,TC4钛合金离子渗层由ZrN-TiN复合相表层和富氮的Zr-Ti固溶体次表层组成,表面以ZrN相为主,其硬度较基材提高了3.2倍,合理强度的喷丸后处理未造成渗ZrN层表面明显损伤,并使表层硬度进一步增大,硬度沿层深呈现梯度递减分布。渗ZrN层明显降低了TC4合金的疲劳抗力,此归于ZrN-TiN层韧性低、表面粗糙度大。SP后处理则使渗ZrN的TC4钛合金疲劳抗力显著提高,不仅远高于TC4钛合金基材,而且远大于SP处理状态,原因归于复合处理引入了数值高、分布深的残余压应力场,并使表面粗糙度降低、组织改善,有效抑制了疲劳裂纹的萌生和扩展。     

含Nb锆合金第二相及其与腐蚀行为关系研究进展

含Nb锆合金具有优异的耐腐蚀性能、良好的机械性能和加工变形能力,是目前锆合金研究的重点。本文综述了近年来含Nb锆合金的研究现状,包括化学成分、变形及热处理工艺对第二相粒子析出的影响,介绍了锆合金腐蚀理论的研究进展,讨论了研究中存在的若干问题,为含Nb锆合金组织控制和耐腐蚀性能改善提供参考。     

钛合金激光表面处理的进展及应用

钛及其合金由于质轻、耐腐蚀性能好、强度高、弹性模量低、生物相容性佳和骨整合性优异,已成为应用最广泛的航空航天与生物医学金属材料之一。然而,较低的塑性、低硬度、和耐磨损性能限制了其发展和应用。激光表面处理（LST）技术在不改变材料体积的情况下增强表面性能,成为钛合金表面改性的一种有利手段。综述了利用LST技术对钛及其合金材料进行表面改性的研究进展和应用现状。分析了激光相变硬化、激光表面重熔、激光冲击喷丸、激光表面合金化、激光熔覆和复合LST的机理、工艺参数、表面特性和微观结构。总结了LST在航空航天、医学等领域的应用,介绍了现有的局限性,提出了未来的研究方向,并对LST在钛及其合金材料上的发展趋势进行了展望,以推进LST创新,为钛合金在多领域中的应用开辟新途径。