组织纳米化对锆合金耐腐蚀性能的影响

随着对锆合金核材料使用性能要求的提高,对其耐腐蚀性能也提出了更高的要求.总结了常用包壳锆合金材料的耐腐蚀性能及其耐腐蚀性能的影响规律与作用机制,纳米材料的结构特征、腐蚀性能,以及影响其腐蚀性能的可能因素和影响机制,对锆合金纳米化后的耐腐蚀性影响因素进行了探讨.     

Nb-Ti-Co氢分离合金的显微组织和耐腐蚀性能

目前,传统商业用氢分离合金Pd膜资源稀缺且价格昂贵,亟待开发新型氢分离合金膜,Nb-Ti-Co合金可以很好地满足上述要求.不过,上述合金膜过滤的混合气体中常常混有少量的酸性气体,如CO2、H2 S和HCl等,对合金膜造成不同程度的腐蚀.到目前为止,关于氢分离合金膜耐腐蚀性能的研究鲜有报道,合金组织和耐腐蚀性能之间的关系尚未建立.基于此,本工作针对Nb-Ti-Co氢分离合金的显微组织和耐腐蚀性能开展了一系列研究,首先利用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)等设备研究了合金显微组织结构,得出其与合金成分之间的本征关系;其次,通过一系列电化学实验测量了上述合金膜的耐腐蚀性能,阐明了其随合金成分和组织(或相结构)变化的变化规律;最后,利用X射线电子能谱(XPS)等设备分析了合金腐蚀后表面元素的价态变化,提出了Nb-Ti-Co合金的耐腐蚀机理.结果表明:除Nb30 Ti35 Co35合金之外,其他合金均由初生α-Nb相和共晶相(α-Nb+TiCo)构成,并且,前者体积分数随着Nb含量和Ti/Co比率的增加而增加,后者随之降低;伴随上述变化,腐蚀电流(I_corr)逐渐增加,相反,腐蚀电压(E_corr)逐渐减小,上述二者与初生Nb相体积分数之间的关系分别为:E_corr=-0.25259-1.30818×10-4 eVbcc-Nb/-11.01588和I_corr=2.10147+3.51536×10-5 eVbcc-Nb/-3.94597.另外,腐蚀后Nb、Ti和Co元素易于在合金表面富集并生成Nb2O5、TiO2和CoO氧化层,并伴随着氧化还原、析氢和复分解反应,促进腐蚀的进一步发生,上述反应过程首次揭示了高Nb含量合金耐腐蚀性能相对较弱的根本原因.     

基体表面粗糙度对热丝TIG堆焊Inconel625组织和耐腐蚀性能的影响

基体表面粗糙度对堆焊层组织和性能有着深刻的影响。采用热丝TIG在AISI8630表面堆焊Inconel625,研究基体表面粗糙度对堆焊层组织和耐腐蚀性能的影响。应用OM,EDS及SEM等对堆焊层的元素分布以及显微组织进行分析,采用失重法测定堆焊层腐蚀速率。结果表明:随着基体粗糙度值的减小,堆焊过程的陷光效应相应减弱,堆焊稀释率降低。堆焊层中铁元素含量随之减少,显微组织更加细化,分布更加均匀。当基体粗糙度值由12.5μm减小到0.4μm时,堆焊层耐腐蚀性能提高32%。     

Sb—Zn合金的电沉积及其耐腐蚀性能

以柠檬酸为络合剂和硼酸为缓冲剂的酸性镀液中电沉积Sb—Zn合金,循环伏安实验表明该合金的起始共沉积电位在约-0．805V（vs．SCE）,并且沉积过程受扩散控制。借助扫描电镜（SEM）、能谱分析（EDS）和X射线衍射（XRD）研究了沉积条件对合金镀层组成和结构的影响。结果表明,Sb—Zn镀层的组成受镀液pH值或阴极电流密度影响较大;镀态镀层含非晶态相和SbZn（Pbca）相。腐蚀极化实验表明在3．5wt％NaCl溶液（pH7．0）介质中,Sb—Zn镀层可以作为阳极性镀层起到防止碳钢腐蚀的作用（牺牲阳极镀层）;并且该镀层中锌含量越高,其耐腐蚀性能越优异。     

添加Be对CoCrFeNi高熵合金组织和性能影响的研究

目的 研究CoCrFeNi高熵合金组织和性能在添加Be后的变化,通过高熵合金固溶体相形成规律,设计从面心立方固溶体转变至含体心立方及金属间化合物的(CoCrFeNi)1-xBex系列高熵合金。方法 通过计算验证(Co Cr FeNi)1-xBex系列高熵合金的成分是否落入固溶体区域,并对上述成分高熵合金组织和力学性能进行研究。结果 Be元素的原子数分数为4%时,高熵合金仍为单一的FCC相结构,随着Be元素含量的进一步增加,基体中出现BCC相和金属间化合物。Be的添加使得(Co Cr Fe Ni)1-xBex高熵合金的屈服强度及显微硬度均大大提高,同时密度降低。结论 根据相形成规律设计的(Co Cr Fe Ni)1-xBex系列高熵合金表明,适量添加Be元素可以改善CoCrFeNi高熵合金的综合物理力学性能。     

含钪铝合金焊接接头的耐腐蚀性能研究

采用铸锭冶金法制备了含钪Al-Mg合金。用手工氩弧焊焊接方法制备含钪Al-Mg合金焊接接头试样。研究了高镁Al-Mg合金中添加微量稀土元素钪后合金焊接接头的耐盐雾腐蚀和剥落腐蚀性能,用金相显微镜和透射电子显微镜观察了合金焊接接头的显微组织,并探讨了其腐蚀机理。研究结果表明,添加微量稀土元素钪能有效细化合金晶粒,显著提高Al-Mg合金焊接接头的耐腐蚀性能。其耐蚀性机理是合金焊接接头组织中均匀弥散分布着β(Mg5Al8、Mg2Al3)沉淀相,未在晶界上出现β相形成的连续网膜,因此合金焊接接头耐腐蚀性能优良。     

添加碳对Ti（C,N）基金属陶瓷组织和性能的影响

研究了添加碳量对Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）基金属陶瓷组织和性能的影响。结果表明，添加碳量对组织和性能影响很大。不加碳时，组织中出现了η（Ｎｉ３Ｔｉ）相，材料表面形成了ＴｉＯ相，添加１％左右碳可获得正常的两相组织，具有最好的性能。添加碳量超过１．３％时，组织中出现了游离石墨，使性能降低，且随添加碳量的增加，游离石墨形状由团絮状向均匀分布的颗粒状转变。     

镍添加对粉末冶金Al94.5Cu4Mg1.5耐腐蚀性能的提升作用

通过常规粉末冶金工艺制备了Al_(94.5)Cu_4Mg_(1.5)Ni_x(x=0、2、4、6、8(%,质量分数))试样,研究了不同Ni含量试样在3.5%NaCl溶液中的耐腐蚀性能。利用X射线衍射(XRD)技术分析了试样烧结后的物相组成,通过电化学实验和失重腐蚀实验分析得到了试样的腐蚀数据,利用扫描电子显微镜(SEM)观察了试样的腐蚀形貌,并通过能谱仪(EDS)进行了微区成分分析。研究结果表明:烧结反应进行良好,Ni在烧结过程中可与Al反应生成金属间化合物Al_3Ni_2,铝基体在3.5%NaCl溶液中发生点蚀腐蚀,Ni的加入能够提高铝基体的腐蚀电位,减小腐蚀电流,使得基体的腐蚀程度减轻,材料的耐腐蚀性能提高。     

合金元素对镁合金耐腐蚀性能影响的研究进展

添加合金元素即合金化是改善镁合金性质、性能的有效途径。总结了基础合金元素(Al、Zn、Mn、Zr等)和微量合金元素(Ce、La、Sc、Er、Nd、Y、Sm、Ho、Gd及混合稀土等稀土元素和Ca、Sr等碱土金属元素以及Pb、Sn、Sb、Si、Hg、Ga等)对合金化镁合金耐腐蚀性能的影响,评述了失重法、电化学方法等合金化镁合金耐腐蚀性能的主要研究方法,指出了当前镁合金合金化及耐腐蚀性能研究中存在的问题和发展方向。     

Zn含量对Al-Zn-Mg-Cu合金挤压棒材耐剥落腐蚀性能的影响

通过剥落腐蚀浸泡实验和极化曲线测试,研究了Zn含量对Al-Zn-Mg-Cu合金挤压棒材耐剥落腐蚀性能的影响,结合金相显微镜、扫描电镜、扫描透射电镜等微观组织表征方法对影响机理进行了分析和讨论。结果表明:Zn含量(质量分数)由7.93%增至9.85%时,棒材剥落腐蚀抗力下降,剥落腐蚀等级由EA变成EC,最大腐蚀深度由334 μm增至579 μm。Zn含量增加,合金中粗大第二相数量增加,时效后晶界η相尺寸和间距变小、Zn和Mg含量增加,是耐剥落腐蚀性能下降的主要原因。     

Mo含量对CoCrFeNiMo高熵合金组织及耐蚀性能的影响

高熵合金由于具有优异的机械性能及耐蚀性能在涂层工业领域备受关注。采用同步送粉激光熔覆技术在Q235钢表面制备了CoCrFeNiMo_x高熵合金涂层,研究了涂层的组织结构和耐蚀性能,并结合第一性原理计算分析了涂层耐蚀机理。研究结果表明：CoCrFeNiMo_0.1、CoCrFeNiMo_0.2高熵合金涂层是由fcc相组成,而CoCrFeNiMo_0.3高熵合金涂层则由fcc相和σ相组成。合金的晶粒主要呈树枝晶,枝晶间富集Cr、Mo元素,枝晶内富集Co、Fe元素。在3.5%(质量分数)NaCl溶液中,CoCrFeNiMo_x高熵合金涂层具有优良的综合耐蚀性能;并且随着Mo元素含量的增加,涂层的腐蚀电位正移,腐蚀电流密度减少,钝化区间变长,阻抗弧半径增大,电极反应阻力增强。通过第一性原理计算证明,涂层较高的耐蚀性能与表面致密的钝化膜形成密切相关。     

反向占空比对铝合金微弧氧化膜组织结构和耐蚀性能的影响

反向占空比对微弧氧化膜组织结构和性能的影响很大。恒流条件下用不同反向占空比（10％-80％）对7075铝合金进行微弧氧化,研究了反向占空比对膜层厚度、粗糙度、致密层比例、耐蚀性、形貌的影响,并分析了膜层的相结构。结果表明：当反向占空比达到50％时膜层综合性能最佳,膜层最厚（83．4μm）,粗糙度2．47μm,致密层比例最大,耐点滴时间最长,盐雾腐蚀1200h仍未发生腐蚀;微孤氧化膜中有许多不均匀的“火山”喷发状孔洞,主要物相为γ-Al2O3。     

Er对汽车框架用铝合金组织与性能的影响

对比分析了不同退火温度下不含Er和含Er铝合金显微组织、显微硬度、拉伸力学性能和断口形貌的变化规律。结果表明,在相同退火温度下,含Er铝合金的显微硬度都要高于不含Er铝合金;相同的退火温度下,含Er铝合金的抗拉强度和屈服强度都要高于不含Er铝合金;含Er铝合金相对不含Er铝合金的再结晶温度有明显提高,这主要与合金中Er元素添加后形成了与基体保持共格或者半共格关系的纳米级Al_3Er或者Al_3(Zr,Er)粒子有关。     

7075铝合金微弧氧化电源波形对膜组织和性能的影响

为探讨不同电源波形对7075铝合金微弧氧化膜的影响,在Na2SiO3电解液体系中,分别采用恒直流、直流脉冲及交流不对称波形对7075铝合金进行微弧氧化,通过扫描电镜和X射线衍射仪分析了3种膜层的微观形貌和组成,考察了膜层的厚度、硬度、致密层比例及耐蚀性。结果表明：交流不对称氧化法获得的氧化膜性能最佳,膜层厚度达到100μm,硬度达到1500HV,致密层比例高达70％以上,耐蚀性最优。     

铝粉含量对锌铝涂层微观形貌和耐蚀性的影响

采用扫描电子显微镜(SEM)、动电位极化技术及电化学交流阻抗技术,研究了3种不同铝粉含量的锌铝涂层表面形貌,以及涂层在3.5%NaCl溶液中的浸泡24h的自腐蚀电位、自腐蚀电流密度、阳极钝化情况和阻抗的变化。结果表明:随着铝粉含量的增加,涂层表面逐渐变得光亮、平整;涂层的自腐蚀电位依次升高,自腐蚀电流密度依次降低,当铝粉含量为50%时,涂层动电位极化曲线不存在钝化现象。涂层在3.5%NaCl溶液中浸泡24h的电化学阻抗谱拟合结果显示,铝粉含量较高时,涂层表面形成氧化膜,使得涂层的阻抗增大,降低水的渗入。     

润湿性对铝合金涂层耐蚀及防污性能的影响

以机械打磨法和硫酸阳极氧化法对铝合金表面进行粗糙化处理,形成具有不同粗糙度的表面,并涂覆硬脂酸涂层材料,获得不同表面润湿性的样品,以研究表面润湿性的变化对试样耐蚀性能及防污性能的影响。结果表明:铝合金表面粗糙度增大时,其表面接触角也随之增大,相应其润湿性降低,这有利于提高铝合金的耐弱酸、弱碱及盐溶液腐蚀性能和耐粉尘污染性能;当接触角大于150°时,其表面润湿性达到最低,实现超疏水性能,铝合金具有较好的耐腐蚀性能,但失重法测试表明,在强酸或强碱环境中,铝合金的耐腐蚀性能不佳;当接触角大于150°时,铝合金表面的防污性能得到较大提高。     

硅含量对热浸镀Zn-40%Al合金层凝固组织及耐蚀性的影响

为了改善Zn-40%Al合金热浸镀层的性能,在Zn-40%Al合金中加入了Si,研究了不同硅含量对Zn-40%Al合金镀层凝固组织及耐蚀性的影响。结果表明:当硅含量在0.5%～1.5%时,随着硅的增加,镀层凝固组织中的铝硅共晶组织不断增多,富铝相晶粒不断被细化,富铝枝晶相排列越来越规则,镀层的耐蚀性不断增强;当硅达到2.0%时,镀层会出现漏镀缺陷;硅的加入能在镀层表面形成具有优良腐蚀性的Al3.21Si0.47,有利于镀层耐蚀性的提高。     

六偏磷酸钠对LD7铝合金微弧氧化陶瓷膜结构及耐腐蚀性能的改善作用

目前未见采用微弧氧化技术提高LD7铝合金耐腐蚀性能的有关报道。在磷酸盐体系电解液中添加一定量的(NaPO3)6,采用微弧氧化(MAO)技术在其表面原位生成陶瓷层。通过扫描电镜、X射线衍射和电化学极化曲线等方法研究了添加(NaPO3)6对微弧氧化陶瓷层组成、结构及耐腐蚀性能的影响。结果表明:添加(NaPO3)6后膜层厚度增加,表面粗糙度降低,膜层更加平滑致密,微孔数量明显减少;膜层主要由α-Al2O3,γ-Al2O3和少量的AlPO4相组成,以α-Al2O3为主;在3.5%NaCl溶液室温电化学行为中,微弧氧化后其自腐蚀电流密度比基体降低了2个数量级,添加(NaPO3)6后引起了阳极过程阻滞并减少Cl-富集,从而抑制了点蚀,使自钝化趋势得到提高,耐腐蚀性能明显增强。     

喷丸强化对7050铝合金微观组织和耐磨性的影响

目前,有关增压喷丸对7050铝合金耐磨性能的影响研究鲜见报道。通过增压喷丸方式在7050铝合金表面制备纳米晶层;用X射线衍射仪、光学显微镜、透射电镜观察并分析了纳米晶层的组织结构,统计了晶粒尺寸大小和变形层的厚度;通过维式硬度计测量了样品喷丸前、后的显微硬度;采用钻盲孔法测试了残余应力的分布;在油润滑条件下对喷丸前、后样品进行了摩擦磨损试验,通过磨损失重和形貌对比分析了耐磨性能。结果表明:增压喷丸使7050铝合表面发生严重的塑性变形,变形层平均厚度约为140μm,表层纳米晶粒平均尺寸约为80 nm,硬度比基体提高了1.38倍,耐磨损性提高了1倍以上。试样表面经增压喷丸撞击产生的塑性变形引起的晶粒细化以及加工硬化现象的共同作用,是其显微硬度和耐磨性能提高的主要原因。