Zr－4合金的微弧氧化研究

利用微弧氧化技术，以NaOH为电解液，对Zr-4合金进行微弧表面处理，以改善抗腐蚀性能和耐磨损性能。通过电化学极化曲线测量、往复式摩擦磨损实验对Zr-4合金的抗腐蚀性能、耐磨损性能进行测试和评价。研究结果表明上述性能与基体相比有显著提高。利用SEM观察Zr-4合金微弧氧化膜厚约60μm，氧化膜分为疏松层和致密层两部分，致密层约占总厚度的1／4，与基体结合紧密。XRD分析表明微弧氧化膜由四方相和单斜相二氧化锆组成。     

Zr-4合金微弧氧化层的生物摩擦学性能

采用含Ca、P电解液,450V微弧氧化在Zr-4合金表面制备氧化膜层,在25%小牛血清润滑条件下做球盘往复式摩擦磨损试验,重点研究了氧化膜层的摩擦磨损特性。结果表明,微弧氧化膜层含Ca、P,主要由立方相氧化锆、四方相氧化锆和少量单斜相氧化锆构成,膜层表面粗糙多孔,有少量的微裂纹。Zr-4合金微弧氧化层与Si3N4球的摩擦因数低于Zr-4合金与Si3N4球的,氧化膜层硬度较高,摩擦副间的接触面积较小,膜层微孔储存小牛血清湿式润滑作用,均有利于摩擦因数降低。Zr-4合金微弧氧化层磨损量明显低于Zr-4合金,微弧氧化层硬度高是主要原因。Zr-4合金摩擦磨损以显微切削机制为主,微弧氧化层摩擦磨损则兼有疲劳剥落和显微切削两种机制。     

锆合金表面交流微弧氧化膜组织与性能的研究

采用交流微弧氧化方法，在硅酸盐溶液中于锆合金表面沉积了一层厚约28μm的氧化膜。用扫描电镜（SEM），能谱（EDS）及X射线衍射（XRD）分析了氧化膜的组织形貌、元素分布及相组成。通过测量试样在5％NaCl溶液中的点腐蚀电位，评估了氧化膜的保护性能。研究结果表明：氧化膜自内而外分为3层，即过渡层，致密层和疏松层。疏松层厚度达18μm，与致密层的界面存在明显孔洞，因此结合性较差；过渡层和基体、致密层与过渡层之间结合牢固。Si元素存在于氧化膜中，这说明电解液中的SiO3^2-参与了微弧氧化反应。氧化膜主要由M-ZrO2相和T-ZrO2相组成。锆合金表面的微弧氧化膜具有良好的耐蚀性能。     

镁合金表面微弧氧化放电现象及氧化膜特性分析

为研究AZ91D表面微弧氧化过程中的放电现象及膜层特性,采用高速摄像机记录微弧氧化试样表面在Na2Si O3-Na OH电解液体系下放电过程的瞬间图像。用扫描电子显微镜(SEM)对微弧氧化膜层截面形貌和表面形貌进行观察,利用X射线衍射仪(XRD)分析膜层的相组成。结果表明:AZ91D合金在微弧氧化稳定阶段,放电过程呈周期性变化规律。AZ91D合金微弧氧化膜层由致密层与疏松层构成,靠近基体一侧为致密层,膜层外侧为疏松层,在疏松层表面存在微孔和裂纹缺陷,膜层最大厚度约为169μm。陶瓷膜层主要由Mg O和Mg2Si O4相组成,且以Mg O相为主。     

Cr对Zr-0.3Nb合金显微组织及在400 ℃/10.3 MPa过热蒸汽中腐蚀行为的影响

通过制备Zr-0.3Nb-xCr(x=0.2, 0.5, 1.0,%,质量分数)合金,并在高压釜中进行400℃/10.3 MPa过热蒸汽腐蚀实验,利用SEM和TEM表征和分析合金基体及氧化膜截面显微组织,研究了Cr对Zr-0.3Nb合金显微组织及在400℃/10.3MPa过热蒸汽中腐蚀行为的影响。结果表明,Zr-0.3Nb-xCr合金中的第二相主要为面心立方和密排六方的ZrCr₂相,尺寸在10～100 nm范围内,随Cr含量增加,第二相的数量增加,但尺寸无明显变化。添加适量的Cr能促进氧化膜中柱状晶的生长并延缓柱状晶向等轴晶的转变,从而改善Zr-0.3Nb合金的耐腐蚀性能。当Zr-0.3Nb合金中添加0.5%的Cr时,耐腐蚀性能较好,这可能是因为Zr-0.3Nb-0.5Cr合金的氧化膜较为致密,且在氧化膜/基体界面处存在亚氧化层,可以延缓氧化膜的显微组织演化,提高合金的耐腐蚀性能。     

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.     

Cr对Zr-0.3Cu合金在360 ℃/18.6 MPa/0.01 M LiOH水溶液中腐蚀行为的影响

通过制备Zr-0.3Cu-xCr(x=0.2,0.5,1.0,%,质量分数,下同)合金,并在360℃/18.6 MPa/0.01 mol/L LiOH水溶液中进行高压釜腐蚀实验,研究了Cr对Zr-0.3Cu合金腐蚀行为的影响。结果表明,随Cr含量增加,Zr-0.3Cu-xCr中的ZrCr₂第二相数量增多,而Zr₂Cu第二相数量无明显变化。在360℃/18.6 MPa/0.01 mol/L LiOH水溶液中,Zr-0.3Cu-0.2Cr合金的耐腐蚀性能较好,可能与氧化膜/基体界面较厚的ZrO过渡层和基体内较少的第二相有关。然而,当Cr含量超过0.5%时,由于合金中第二相数量增多,氧化时产生的缺陷较多,Zr-0.3Cu-xCr合金腐蚀加剧。     

AZ91D镁合金脉冲阳极氧化处理及腐蚀性能评价

采用高频脉冲电源和阶梯降流的方法,于碱性偏铝酸钠溶液中在AZ91D合金表面制备阳极氧化膜.研究了成膜过程、膜层的结构和形貌,评价了膜层的耐酸性和在3.5%NaCl溶液中的耐腐蚀性能.结果表明:在本试验条件下,AZ91D合金表面可形成内层致密且较厚、外层相对较薄、厚度约100μm的氧化膜;阳极氧化膜的耐酸能力远高于基体;经阳极氧化处理后的合金的自腐蚀电位正移,在腐蚀性介质中极化阻力增大,腐蚀电流密度降低,耐腐蚀性能显著提高.     

水化学及合金成分对锆合金腐蚀时氧化膜显微组织演化的影响

将Zr-4和成分接近ZIRLO的3#合金样品置于高压釜中,经过360℃,18.6 MPa的0.01 mol/L LiOH水溶液腐蚀1 50 d后,增重分别达到310 mg/dm^2和82 mg/dm^2,3#合金的耐腐蚀性能明显优于Zr-4.用透射电镜、扫描电镜和扫描探针显微镜研究了两种样品经过70 d和150 d腐蚀后,氧化膜不同深度处的显微组织和晶体结构;研究了氧化膜的断口形貌和氧化膜的表面形貌.结果表明：Zr-4氧化膜中的空位比3#合金氧化膜中的更容易通过扩散凝聚形成孔洞簇和晶界微裂纹,也容易发展成平行于氧化膜/金属界面的裂纹,导致腐蚀转折提早发生,这与Li^＋和OH^-渗入氧化膜后降低氧化锆表面自由能的程度有关.从氧化膜表面晶粒形貌判断,Zr-4样品形成氧化锆后的表面自由能比3#合金样品形成氧化锆后的低,这是合金成分不同引起的一种差异,也可能是Zr-4样品在LiOH水溶液中的耐腐蚀性能比3#样品差的一个重要原因.     

溶解氧对Zr-0.75Sn-0.35Fe-0.15Cr-0.3Nb合金在400 ℃过热蒸汽中耐腐蚀性能的影响

为探究溶解氧（DO）对Zr-0.75Sn-0.35Fe-0.15Cr-0.3Nb（质量分数%,下同）合金在400 ℃过热蒸汽中耐腐蚀性能的影响,本研究将合金样品放入静态高压釜和动态高压釜中进行400 ℃/10.3 MPa/除氧和300 ppb DO过热蒸汽腐蚀试验。采用腐蚀增重曲线表征合金的耐腐蚀性能,利用扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）分析了锆合金在两种腐蚀环境下氧化膜的显微组织以及氧化膜/金属（O/M）界面特性。结果表明:DO会加速Zr-0.75Sn-0.35Fe-0.15Cr-0.3Nb合金的腐蚀,在300 ppb DO条件下腐蚀250 d的增重比除氧条件下高17%;在除氧条件下O/M界面处的过渡层比300 ppb DO条件下的更薄,过渡层中检测到约为100 nm的ZrO层,而在300 ppb DO条件下没有检测到ZrO层,更厚的过渡层和ZrO层的存在一定程度上可以为Zr氧化过程中的应力释放提供更充足的时间,减少了裂纹的产生,起到延缓锆合金腐蚀的作用,这与除氧条件腐蚀后期其有较好的耐腐蚀性能相对应。     

铝阳极氧化膜的耐磨性研究

用ＰＭＪ－Ⅰ型平面磨耗试验机,研究了合金成分,阳极氧化工艺条件、常温封孔对铝氧化膜耐磨性的影响,指出了阳极氧化温度、氧化是时间响氧化膜的耐磨性;而合金成分、常温封孔、电流密度、硫酸浓度和铝离子浓度对氧化膜的耐磨性影响不大。     

Cerium Oxide Film Prepared from Molten Salts

Cerium oxide film is used in many fields,such as corrosion and protection, cell, high-temperature condition, superconductor, catalyst,electronic equipmeflt and meter indication. Nonaqueous oxide film is needed under many actualsituations. Oxide film prepared by electrochemical deposition in aqueous solution, however, isat least partly hydrated. Though dehydration canbe realized by heat tramment, the quality of thefilm will be apparently abased because of the afresh arrangement of atom/molecula…     

钢基阳极氧化膜的制备与表征

目的在碳钢表面制备阳极氧化膜,探讨阳极氧化膜的成分组成。方法采用恒电流阳极氧化法在含0.1 mol/dm~3 NH_4F和0.5 mol/dm~3 H_2O的乙二醇电解液中,于45#钢表面制备阳极氧化膜。通过SEM、EDS、XPS、Raman、IR、动电位极化测试等技术手段表征所制备的阳极氧化膜。结果所获阳极氧化膜外观为黄色。电流密度为1 A/dm~2时,氧化膜局部区域出现彩虹色;电流密度为1.5 A/dm~2时,氧化膜颜色较均匀。随着氧化时间的增加,氧化膜颜色变深。阳极氧化膜表面具有特征图案。EDS分析发现,阳极氧化膜中存在Fe、O、C。XPS分析进一步表明,阳极氧化膜中还含有F元素。Fe2p XPS谱的各项数据均与α-Fe_2O_3的较为吻合。拉曼分析表明,电流密度为1.5 A/dm2的阳极氧化膜的拉曼光谱的峰的数量多于电流密度为1 A/dm~2的。所有氧化膜的拉曼光谱均在1400 cm~(-1)附近有峰出现,此峰对应于α-Fe_2O_3。700 cm~(-1)处的峰对应于FeOOH。红外光谱分析表明,所有阳极氧化膜的红外光谱波形一致,在700~400 cm~(-1)之间出现振动,540、514、482 cm~(-1)附近的吸收峰归属于Fe_2O_3的振动带,604、672 cm~(-1)的吸收峰归属于FeOOH。极化测试表明,经阳极氧化处理后,自腐蚀电位上升,自腐蚀电流密度降低。结论碳钢能够在乙二醇体系电解液中生成黄色阳极氧化膜。电流密度和氧化时间对膜的颜色有影响。膜表面具有特征图案。阳极氧化膜主要含Fe、O、F等元素。Fe元素以Fe(Ⅲ)的化学态形式存在于阳极氧化膜中。阳极氧化膜中氧化物主要为α-Fe_2O_3,FeOOH也存在其中。阳极氧化处理后的试样的耐蚀性较处理前有所提升。     

Stresses from Oxide Film Imperfections During Metal Dusting

When metals or alloys protected by oxide films are exposed to a carburizing atmosphere, carbon may diffuse into the metal substrate because of imperfections in the film. Stresses from the change in carbon concentration in the metal substrate may arise and can result in spallation of the oxide film, crack initiation on the exposed surface and acceleration of metal dusting. In this paper, the stresses at a corner point, where the channel or flaw intersects the interface between the oxide film and metal substrate, are studied by a coupling model between carbon diffusion and elastic deformation. The results show that the stresses of the corner point depend on the oxide film thickness and channel width and are more sensitive to the former. The dependency varies with the time for which the metal substrate is exposed to the carburizing atmosphere. It is expected that the present study may lead to the comprehension of the metal dusting corrosion with regard to the effect of diffusion induced stress.     

功能性多孔氧化铝膜的应用研究进展

多孔氧化铝膜以其有序的孔排列、可控的孔径和优良的结构形态在其功能性应用中具有独特的优越性,近年来引起了人们的广泛关注,并取得了较大的进展.对多孔性氧化铝膜在催化、磁性材料、光学及光电元件、分离、抗菌和润滑等方面的功能性应用进行了介绍,并对多孔氧化铝膜功能性应用的前景进行了展望.     

氧化钒薄膜的电学性质研究

采用离子束溅射和退火工艺，在K9玻璃基体上制备了氧化钒薄膜，并对其微观形貌及组成进行了研究。SEM结果表明，所制备的氧化钒薄膜均匀致密，晶粒尺寸达纳米量级，平均约50nm。由XPS分析可知，薄膜中钒的价态为+4价和+5价，薄膜由VO₂和V₂O₅组成。自行研制了一套实时测量、动态显示测量结果的电阻—温度关系测试系统。应用该测试系统测量了薄膜电阻随温度变化的关系曲线，发现所制备的氧化钒薄膜具有显著的电阻突变特性，其低温段的激活能为0.3106eV，25℃时的电阻温度系数为-0.0406K^-1 。     

氧化钒薄膜的电学性质研究

采用离子束溅射和退火工艺,在K9玻璃基体上制备了氧化钒薄膜,并对其微观形貌及组成进行了研究.SEM结果表明,所制备的氧化钒薄膜均匀致密,晶粒尺寸达纳米量级,平均约50nm.由XPS分析可知,薄膜中钒的价态为+4价和+5价,薄膜由VO2和V2O5组成.自行研制了一套实时测量、动态显示测量结果的电阻-温度关系测试系统.应用该测试系统测量了薄膜电阻随温度变化的关系曲线,发现所制备的氧化钒薄膜具有显著的电阻突变特性,其低温段的激活能为0.3106eV,25℃时的电阻温度系数为-0.0406K-1.     

铝合金锻件氧化膜缺陷超声波探伤

氧化膜缺陷是铝合金材料中最常见的一种内部组织缺陷,目前还没有一种理想的熔炼铸造工艺能够保证完全消除铸锭中的氧化膜。氧化膜破坏了金属的连续性,使产品的性能下降,因此需要进行严格控制。但该缺陷在未被变形的铝合金铸锭宏观组织中不能被发现,只有在热加工变形较大的制品内才能显现出来。超声波探伤能够准确地定位缺陷,根据缺陷的取向正确选择超声波探伤面,能够较好地对缺陷进行定量,但很难对缺陷进行定性。笔者根据多年的铝合金锻件超声波探伤经验,介绍氧化膜缺陷超声波探伤技术及评判规律。1氧化膜缺陷的形成机理及特征氧化膜是在熔炼和铸造过程中,熔体表面始终与空气接触,不断进行高温氧化反应而形成,并浮盖在熔体表面。当搅拌和熔铸操作不当时,浮在熔体表面的氧化皮被破碎并卷入熔体内,最后留在铸锭中。根据氧化膜形成的时间和合金的不同,氧化膜有不同的颜色,如熔炼时形成的氧化膜呈现深灰色,转注过程中形成的氧化膜呈现亮灰色,含镁量高的合金的氧化膜呈黑色。铝合金锻件中氧化膜的显现程度与单一方向变形程度的大小有关,单向变形程度愈大,显现得愈明显。在变形时沿变形方向拉长或碾平,形状为细微的薄膜状金属氧化物(Al2O3),在低倍试样上呈细微短状裂缝,多集中于...     

掺钨氧化钒薄膜的制备及研究

采用复合靶磁控溅射法在SiO2玻璃、普通玻璃和Si(100)上沉积氧化钒薄膜,然后对其进行真空退火.分别利用X射线衍射、原子力显微镜、紫外可见光分光光度计和红外光谱仪分析样品的物相、表面形貌和光透过率.结果表明:500 ℃下退火1 h,SiO2玻璃衬底上沉积40 min的薄膜主要物相为VO2和V2O5,退火时间延长到2 h,薄膜主要物相为VO2,薄膜晶粒尺寸均匀,晶粒大小约为100 nm;Si (100)上沉积40 min的薄膜在500 ℃下退火2 h后,物相为低于+4价的钒氧化物;掺钨后薄膜可见光和红外光的透过率都有提高.     

新锆合金氧化膜的晶体结构分析

采用静态高压釜实验研究了NZ2合金在360℃，18．6MPa含Li水和400℃，10．3MPa蒸汽中的腐蚀动力学，通过X射线衍射法研究了NZ2合金在两种介质中腐蚀不同时间后氧化膜的晶体结构。结果表明：NZ2合金在360℃含Li水中腐蚀速率较400℃蒸汽中的低；随着腐蚀时间的延长，氧化膜中四方氧化锆含量逐渐降低，单斜氧化锆含量逐渐增高，四方氧化锆向单斜氧化锆转变。腐蚀转折时，氧化膜中出现了立方氧化锆，随后氧化膜中立方相含量明显增多，说明四方相向单斜相转变过程中，立方相是作为过渡相存在。氧化膜中四方相含量越高，腐蚀速率越低。