《电镀与精饰》2011年第11期

<正>无氰电镀镉-钛合金镀层氢脆性能研究研究了无氰电镀镉-钛合金工艺对A100钢氢脆性能的影响,分别采用测氢仪法、氢含量测定法、恒载荷持久拉伸及慢拉伸的方法对A100钢电镀镉-钛合金氢脆性进行评价。结果表明:A100钢具有较低的氢脆敏感性,电镀镉-钛合金后氢大部分存在于镀层     

高强度航空结构钢电镀Zn-Ni合金的氢脆性能

目前,对航空300M超高强度结构钢电镀Zn-Ni合金的氢脆性能研究鲜见报道。采用正交试验法研究了工艺参数对300M钢Zn-Ni合金镀层含Ni量和氢脆性能的影响规律;采用EDA能谱分析、SEM形貌观察、缺口拉伸试验和断口分析等方法,对Zn-Ni合金镀层的氢脆性能和断口特征进行了分析研究,探讨了其代替松孔镀镉层的可行性。结果表明:从工程应用安全性出发的氯化物-硫酸盐体系Zn-Ni合金电镀优化工艺条件为镀液Ni2+/Zn2+质量浓度比0.53、温度30℃、电流密度4 A/dm2,所得镀层的氢脆敏感性低,符合航空工业高强度钢氢脆性能要求,可以代替剧毒镀镉工艺用于航空结构钢的表面防护处理。     

钢铁材料电镀镉的研究现状

钢铁材料广泛地应用于诸多工业领域中,但其表面耐蚀性差,发生于材料表面的腐蚀会导致材料失效。镉与空气接触时会迅速氧化并形成致密的保护性氧化膜,因此表面镀镉可以有效地提高钢铁材料表面的耐蚀性。从电镀镉技术的具体应用出发,综述了用于钢铁表面防护的电镀镉技术和用于表面修复的电刷镀镉技术的应用现状。镀镉层作为阳极保护层,实现了对钢铁材料的防护。在镀液中添加钛盐后,形成的镉钛镀层比单纯的镀镉层具有更优异的耐蚀性和更好的低氢脆性。电刷镀镉作为一种特种镀镉技术,可用作镀镉局部破损件的补镀和修复。针对电镀镉废水对环境和人体的高危害,简要阐述了化学法、物理化学法、生物法三种电镀镉废水的处理方法,且微生物法具有良好的发展前景。最后,展望了钢铁材料电镀镉技术的相关研究思路和方法。     

酸洗对钛合金熔模铸件性能的影响

在相同的酸洗条件下,研究了不同的酸洗量对钛合金铸件成分、性能及焊接工艺性能的影响。结果表明,随着酸洗量增加,铸件表面脆性α层厚度减小直至完全去除。随着表面脆性α层厚度的降低,铸件焊接性能得到明显提升,吸氢情况有所增加。酸洗过程中产生氢含量增加的情况经热等静压能够得到有效的消除,整个工艺流程对钛合金试样的拉伸性能无明显影响。     

4340合金钢电刷镀镉工艺的应用

通过试验确定了4340合金钢电刷镀镉修复工艺的工艺流程及镀镉后钝化溶液的配方。镉镀层耐蚀性、氢含量以及结合力的检测结果表明,电刷镀镉是一种耐腐蚀、结合力良好、低氢脆的工艺方法,作为电镀镉层局部损伤后的修补镀层工艺,解决了钢类零件电镀镉层损伤后零件局部耐蚀性下降的难题。     

用电化学极化方法研究缓蚀剂对高强度钢氢脆性能的影响

用电化学动电位极化的方法研究了缓蚀剂对高强度钢环境氢脆性能的影响。结果表明,根据动电位极化测试的腐蚀电位和慢电流可以预测高度钢发生蚀氢脆的倾向性。在飞机外表面清洗溶液中添加含氮有机缓蚀剂可有效地抑制松孔镀镉层的腐蚀和高强度钢的腐蚀氢脆。     

TC4钛合金铜镀层的性能*

传统的氰化物镀铜工艺会对环境造成极大的危害,钛合金无氰镀铜技术具有较高的研究价值。采用无氰化物硫酸盐镀铜技术在TC4钛合金表面制备铜镀层,利用扫描电子显微镜和能谱仪对其镀层形貌、成分、结合力、磨损形貌进行分析,并利用电化学方法和摩擦磨损试验研究其抗蚀性与耐磨性。结果表明:无氰化物镀铜技术在TC4钛合金表面电镀铜可获得表面均匀致密,结合力良好的镀层;TC4钛合金表面电镀铜后,摩擦因数由0.520降至0.381,可见钛合金表面铜镀层通过减摩作用能有效的改善和提高其耐摩擦磨损性能。TC4钛合金镀铜和未镀铜表面均存在钝化区,两者维钝电流密度分别为1×10-2 A/cm2和4×10-5 A/cm2,均有较好的抗腐蚀性能,TC4钛合金镀铜后的表面抗腐蚀性能较基体有所降低。     

钛合金的低温氢脆

众所周知,钛合金受内部氢或者环境氢的影响容易变脆。对这种脆性的大多数研究是在接近室温的条件下进行的,对低温特性却注意得很少。然而,钛构件往往在稍低于室温的条件下使用,而且最近关于钛合金在-80～20℃温度下的脆性研究表明:合金内部的氢浓度在标准要求的限度之内也能出现脆化。这很好地说明这种脆性可以归因于氢扩散到强三向区,其后形成的氢化物可以引起脆化、裂纹、最后断裂。本文将叙述这方面的理论研究和实验结果,而且将证明理论模型预言的结果和实验数据符合得很好。在低于室温大约100℃下,实验观测的和理论预测的最大裂纹生长速度具有特别重要意义。本文将叙述这些结果在钛合金的构件设计和限制合金中合理的氢浓度时的重要性和它们的内在关系。     

镉和镉-钛镀层的晶体取向对高强钢氢脆的影响

用 X 射线衍射技术研究了30CrMnSiNi2A 高强度钢上镉及镉-钛镀层中的晶体取向。镀层中晶体取向具有轴向织构的特征。氰化镀镉中为<11■2>取向;无氰镀镉中为<11■2>+<10■0>取向;无氰镀镉-钛(0.3～0.6%)形成<11■0>+<10■0>取向的轴向织构,再添加少量麦芽糖(光亮剂)可提高其轴向织构的程度。少量钛在镀层中起着控制晶体取向转变及吸氢的作用,减少了基材氢脆的危险性。     

高熵金属材料在氢环境中的脆性行为研究进展

氢脆广泛发生于各种金属及合金材料中,氢脆存在隐蔽性和时间滞后性,一旦发生往往带来灾难性事故,制约了金属材料在极端工况环境下的应用。研究发现,一些高熵合金(HEA)或多主元合金在力学性能、耐蚀性、抗氢脆性能等方面表现出超越传统合金材料(如钢、镍基合金、铝合金等)的性能特点,有望成为极端恶劣工况环境下装备用材料。在此基础上,对氢脆的机理和抗氢脆多主元合金领域的研究进展进行了综述。首先介绍了氢脆的概念,并梳理了几种金属氢脆机理,包括氢压理论、氢致局部塑性变形、氢增强解离、氢增强应变诱导空位、纳米空位聚合、氢促进位错发射等。随后,结合慢应变速率拉伸实验结果,梳理了影响多主元合金(尤其是高熵合金)抗氢脆性能的因素,包括氢含量、合金元素、微观结构、制备工艺、热处理工艺和实验条件等。最后,结合影响多主元合金抗氢脆性能的因素,提出通过优化制备工艺、改善热处理工艺和调整元素含量来提高CoCrFeMnNi高熵合金的抗氢脆性能,以及采用机器学习辅助开发新的抗氢脆多主元合金的观点,可为抗氢脆材料的研发提供参考。     

热冲压高强钢不同充氢时间下的氢浓度计算及其与氢脆层关系研究

分别通过理论公式及有限元模拟,计算了热冲压高强钢B1500HS在不同充氢时间下的氢浓度分布,并通过微观形貌观测,分析了同一条件下的氢脆层特征。计算结果显示:随着充氢时间的增加,热冲压钢中氢的扩散距离和高氢浓度分布区面积增大;同时,热冲压钢力学性能显著下降,拉伸断口呈现明显的脆韧分区现象,且充氢时间越长,脆性区深度越大。对比分析氢浓度分布和拉伸断口的脆韧分区结果发现:只有氢浓度达到某临界值,才会出现光滑的脆性区,低氢浓度区域依旧保持韧性断裂的特征。     

10.9级高强紧固件钢慢拉伸力学性能行为探讨

为了解高强紧固件钢在不同微量氢含量下的力学性能的变化,选用常用于生产高级紧固件的SCM435钢种,通过研究其在不同阴极充氢和腐蚀充氢条件下慢拉伸应力-应变曲线,用扫描电镜观察其慢拉伸断口形貌,并使用升温脱氢法(TDS)测量慢拉伸样品的析氢曲线并对其测量的氢含量进行对比。结果表明,在将SCM435调质成10.9级后,随着阴极充氢电位的降低,进入钢中的氢含量逐渐增加,进入钢中的氢以低温氢为主。氢显著降低钢的塑性,慢拉伸断口特征也由韧窝转变为沿晶开裂,发生脆性断裂。     

钼对Zn-Fe合金镀层耐蚀性的影响

电镀液中加入钼盐,在A3钢表面电镀Zn-Fe合金薄膜,研究钼对Zn-Fe合金镀层耐蚀性能的影响.采用稳态法、交流阻抗法和循环伏安法研究Zn-Fe合金镀层在30℃的0.20mol/L H2SO4溶液中的腐蚀行为,用SEM和XRD研究钼对镀层在腐蚀前后微观结构的影响.结果表明:加入钼盐,能改变Zn-Fe合金镀层的晶面择优取向和织构系数,使结晶粒度变小,当钼盐加入量为0.90～1.50g/L时,镀层变得均匀、致密、光亮度较好,镀层的致钝电流密度(ipp)和维钝电流密度(ip)降低,极化电阻增大,使Zn-Fe合金镀层在硫酸溶液中的耐蚀性能增强.     

FORMATION OF TENSILE FLAKE IN SUPER STRENGTH STEEL

本文采用慢拉伸、扫描电镜和离子探针等综合研究了30CrMnSiNi2A超高强度钢中拉伸白点的形成过程。结果表明:拉伸白点是钢在形变过程中形成的氢损伤,并对应一定的临界形变量ε_0~c。在等氢含量([H]=5.0cm~3/100g)和等应变速率(ε=3×10~(-5)/s)下,回火马氏体组织的ε_0~c=4.0％,下贝氏体组织的ε_0~c=5.0％。拉伸白点显微特征是氢脆的准解理断裂形态,白点表面的氢含量比基体的高。     

超高强度钢中拉伸白点的形成

本文采用慢拉伸、扫描电镜和离子探针等综合研究了30CrMnSiNi2A超高强度钢中拉伸白点的形成过程。结果表明:拉伸白点是钢在形变过程中形成的氢损伤,并对应一定的临界形变量ε_0~c。在等氢含量([H]=5.0cm~3/100g)和等应变速率(ε=3×10~(-5)/s)下,回火马氏体组织的ε_0~c=4.0％,下贝氏体组织的ε_0~c=5.0％。拉伸白点显微特征是氢脆的准解理断裂形态,白点表面的氢含量比基体的高。     

两种Ti-Al-Sn-Zr-Mo-Si系近α型钛合金的性能对比研究

以具有典型组织状态的Ti60和Ti834两种近α型钛合金为研究对象,对比分析了这两种合金600℃×100 h热暴露前后的室温拉伸性能以及这两种合金经激光冲击强化后的性能变化。结果表明:Ti60合金的室温拉伸强度明显高于Ti834合金,而塑性相对较低;经600℃×100 h高温热暴露以后,Ti60和Ti834合金的强度变化均不大,而塑性均急剧降低;激光冲击处理后再经热暴露,Ti60合金和Ti834合金的塑性均进一步降低,可见激光冲击处理对近α型高温钛合金的热稳定性能是不利的。     

成果简报

在环境保护的呼声越来越高的情况下,采用无氰电镀是趋势之一。而无氰碱性镀锌是取代氰化镀锌的最佳选择,因为它有比酸性镀锌好的分散能力和对杂质的容忍度。当然,也存在脆性、耐温度性能差等问题,从而限制了它的推广和应用。针对这一情况,根据电镀液多种成分和添加剂协同作用的原理,武汉风帆电镀技术有限公司以多种新材料配制出碱性无氰镀锌光     

OCr13Ni4Mo钢中的逆转变奥氏体在氢致开裂过程中的作用

作者研究了OCr13Ni4Mo钢中的逆转变奥氏体的含量和形态对氢渗透的影响及其在氢致开裂过程中的作用。研究了该钢的应力强度因子门槛值K_(IH)与板条马氏体组织中逆转变奥氏体数量的关系。探讨了该钢抗氢脆性能的最佳热处理工艺。     

阴极保护下X65钢在模拟海水中的氢脆敏感性研究

采用阴极极化条件下的氢渗透实验和慢应变速率拉伸实验研究了X65钢在模拟海水中的氢渗透行为及其对断裂机理的影响。氢渗透实验结果表明,阴极极化过程中试样表面的钙镁沉积层能显著地降低氢扩散系数,采用Fourier方程、Laplace方程以及时间滞后法计算得出的有效氢扩散系数平均值为1.49×10-7cm2·s-1。结合变电位极化氢渗透测试结果、拉伸试样断口分析以及极化曲线测试,对阴极极化条件下X65钢的氢脆敏感性进行评估。结果显示,随着极化电位的降低,X65钢中的吸附氢浓度呈指数规律上升。当极化电位较高时,X65钢的裂纹扩展受阳极溶解和阴极析氢的双重作用控制。当极化电位较低,如-1200 mV时,钢中的吸附氢浓度急剧增加,脆性断裂区域的比例上升,X65钢发生氢致脆化失效。     

高强抗氢脆钢的设计与工程化实践

在碳达峰和碳中和的时代背景下,新型钢铁材料的高强韧化及氢的安全利用迫切需要开发抗氢脆性能优异的高强钢。金属材料的强度、抗氢脆性能难以协同提升是一个交叉的科学与工程难题,开发高强度、高抗氢脆性能的高强韧钢,对氢能安全利用以及实现钢铁工业碳中和目标具有重要的理论指导和应用价值。