锑和铝元素对耐候钢在模拟工业大气环境下耐腐蚀性能的影响

对自制的锑、铝复合添加Cr-Ni-Cu系耐候钢(1^#)、含铝Cr-Ni-Cu系耐候钢(2^#),市购S450AW含锑耐候钢、Q450EWR1高铬耐候钢以及Q355B低合金钢进行周期浸润腐蚀试验,对比研究了5种钢的耐腐蚀性能以及表面锈层的结构和物相组成,分析了锑和铝元素对耐腐蚀性能的影响。结果表明：4种耐候钢表面锈层均含有高含量α-FeOOH、Fe₃O₄和α-Fe₂O₃等具有保护作用的物相,耐腐蚀性能均优于Q355B低合金钢;1^#钢内锈层出现硅、铬、铜、锑、铝元素的富集,2^#钢内锈层出现硅、铝元素的富集,这些元素的富集提高了内锈层的耐腐蚀性能;1^#钢和2^#钢、S450AW钢的耐腐蚀性能相近,说明复合添加锑和铝可以在保证耐候钢良好耐腐蚀性能的同时减少铝、锑、铬元素的单独添加量。     

放电等离子烧结温度对Fe-Si/MnZn(Fe2O4)2软磁复合材料组织与磁性能的影响

采用球磨法制备了Fe-Si/MnZn（Fe₂O₄）₂核壳结构粉末,并采用放电等离子烧结制备Fe-Si/MnZn（Fe₂O₄）₂软磁复合材料,研究了烧结温度（600～1 000℃）对该复合材料显微组织与磁性能的影响。结果表明：不同温度烧结Fe-Si/MnZn（Fe₂O₄）₂复合材料均由Fe-Si合金颗粒和颗粒间MnZn（Fe₂O₄）₂相组成;在600～700℃烧结时复合材料通过机械结合实现致密化,属于欠烧,800～900℃烧结可实现良好冶金结合,属于完全烧结,1 000℃烧结时颗粒间MnZn（Fe₂O₄）₂铁氧体层遭到破坏,属于过烧;复合材料磁性能随烧结温度升高而先提高后下降,在900℃烧结时磁性能最好,饱和磁化强度最高,为1 476 kA·m^-1     

单晶SiC化学机械抛光液的固相催化剂研究

针对单晶SiC化学机械抛光使用的抛光液,研究了产生芬顿反应Fe、FeO、Fe₂O₃、Fe₃O₄等4种铁系固相催化剂的效果。结果发现当Fe₃O₄作为催化剂时,SiC表面能够产生明显的化学反应,生成较软易去除的SiO₂氧化层,化学机械抛光时材料去除率最高达到17.2 mg/h、表面粗糙度最低达到R_a2.5 nm。相比Fe、FeO、Fe₂O₃等固相催化剂,Fe₃O₄更适宜用作SiC的化学机械抛光。抛光液中Fe²⁺离子浓度和稳定性是决定芬顿反应速率和稳定性的重要因素,固相催化剂电离自由Fe²⁺能力的差异直接影响了化学抛光液中的Fe²⁺浓度,固相催化剂电离Fe²⁺的能力越强,抛光液中Fe²⁺浓度就越高,芬顿反应速率越快,与SiC进行化学反应速度越快,材料去除率越高,抛光质量越好。     

α-FeOOH和α-Fe2O3纳米棒的制备及其对高氯酸铵热分解的催化作用

以FeSO₄·7H₂O和CH₃COONa·3H₂O为原料，采用水热方法制备α-FeOOH纳米棒，将所得α-FeOOH纳米棒于250℃烧结2 h制备α-Fe₂O₃纳米棒，采用差热-热重分析法研究了制备的α-FeOOH和α-Fe₂O₃纳米棒对高氯酸铵热分解的催化性能。结果表明：在100℃水热反应6 h可制备得到平均直径为18 nm的纯相α-FeOOH纳米棒，再于250℃烧结2 h后获得平均直径为16 nm的纯六方相α-Fe₂O₃纳米棒；α-Fe₂O₃和α-FeOOH纳米棒对高氯酸铵热分解的催化效果显著，添加质量分数2%的α-Fe₂O₃纳米棒和α-FeOOH纳米棒可使高氯酸铵的结束分解温度分别降低40,54℃,高温分解峰值温度分别降低51.1,61.6℃;当α-Fe₂...     

滚动直线导轨表面处理及其锈蚀试验研究

为分析滚动直线导轨在腐蚀工况环境中的锈蚀特性和规律,对滚动直线导轨进行加速锈蚀试验,利用SEM和EDS分析表征其锈蚀特性;并利用镀锌、镀铬、磷化和PMC (PTFE+MoS₂+石墨)对滚动直线导轨进行表面处理,将未表面处理的导轨与该4种表面处理后的直线导轨进行中性盐雾试验,通过失重法分析滚动直线导轨的锈蚀速率。结果表明:滚动直线导轨锈蚀过程中依次出现了白斑、灰斑、黑斑和红锈,锈蚀产物由最初的β-FeOOH和γ-FeOOH,最终转变为Fe₂O₃;不同表面特征的滚动直线导轨锈蚀曲线遵循指数函数规律,锈蚀速率由大到小依次是未处理、磷化、镀锌、PMC、镀铬;表面处理后的滚动直线导轨在滚道处更易于首先被腐蚀介质侵蚀,因此导轨滚道的表面处理和防护尤为重要。     

钽的添加对Ni-5Al和Ni-10Al合金高温抗氧化机理的影响

采用粉末冶金方法制备了添加不同质量分数(0～7%)钽的Ni-5Al和Ni-10Al镍基高温合金,通过1 100℃×100 h的高温氧化试验研究了钽的添加对这2种合金高温抗氧化机理的影响。结果表明：添加相同含量钽的Ni-10Al合金单位面积氧化质量增量高于Ni-5Al合金;钽的添加促进了Ni-5Al合金氧化膜中NiO的长大和NiTa₂O₆的生成,随着氧化过程进行,Al₂O₃和NiAl₂O₄组成的氧化层在NiO/基体界面处生成,阻碍了合金的进一步氧化;添加钽的Ni-10Al合金表面氧化膜包括外侧致密NiO氧化层以及内侧疏松的由NiO、Al₂O₃、NiAl₂O₄和NiTa₂O₆组成的氧化层,内氧化层中存在细小孔洞,该合金较差的高温抗氧化性与疏松的氧化膜以及氧化膜内缺陷和NiTa₂O₆的形成...     

新型耐候钢和碳钢在模拟工业大气环境中的腐蚀行为与机理研究

通过比较在模拟工业大气环境中的周期浸润腐蚀试验结果研究了两种新型耐候钢和传统Q235B碳钢的腐蚀行为。采用X射线衍射技术、电子探针分析技术、交流阻抗频谱分析技术以及显微压痕表征方法等对腐蚀产物膜的物相组成、合金元素分布情况、电化学特性及其与钢基材的结合强度等特性进行了综合分析,探讨了钢的耐腐蚀机理。结果表明:在模拟工业大气环境下,降低S含量、增加P含量、添加合金元素Cu、Ni、Cr的耐候钢具有良好的耐蚀性能。Cr、Ni和Cu元素在锈层中的局部富集促进了保护作用强的α-FeOOH相的形成,提高了锈层的阻抗,阻碍了腐蚀介质的渗透,从而提高了钢的耐腐蚀性能。     

S355J2W耐候钢的耐腐蚀性能

通过周期浸润腐蚀试验,对比研究了S355J2W耐候钢和Q345R低合金钢在NaHSO₃溶液中的耐腐蚀性能,并用扫描电镜对腐蚀产物进行了观察和分析。结果表明:在相同试验条件下,S355J2W耐候钢的腐蚀速率低于Q345R钢的;S355J2W耐候钢会在表面形成黑褐色锈层,而Q345R钢表面形成橘红色易剥落的疏松锈层;S355J2W耐候钢腐蚀产物微观形貌为沿放射性方向生长的针状晶体,Q345R钢为颗粒状聚合物堆积而成,形状无规则,颗粒之间有较大的空隙。     

Y2O3改性石墨/CaF2/TiC/镍基合金复合涂层微观组织与摩擦学性能研究

为提高石墨/CaF₂/TiC/镍基合金（GCTN）复合涂层的力学性能和摩擦学性能,运用等离子喷涂技术在45钢表面制备了Y₂O₃改性GCTN复合涂层,研究了Y₂O₃对复合涂层的微观组织、显微硬度、断裂韧性和摩擦磨损性能的影响。结果表明：Y₂O₃改性GCTN复合涂层主要由γ-Ni、CrB、Cr7C₃、TiC、CaF₂和石墨等物相组成。Y₂O₃在等离子火焰加热作用下与C元素反应生成活性元素Y,Y净化了复合涂层的微观组织,并细化了CrB、Cr₃C7等硬质相晶粒,提高了其致密性。当Y₂O₃质量分数为0.5%时,复合涂层的显微硬度和断裂韧性分别为593.3MPa和6.82MPa·m^1/2,比不含Y₂O₃的复合涂层分别增大了8%和22%,其机理主要是Y₂O₃细化了CrB、Cr₃C₇等硬质相晶粒,起到了细化强化作用。由于GCTN-0.5Y₂O₃复合涂层的显微硬度和断裂韧性显著提高,减少了其黏着磨损和微观断裂磨损,因而GCTN-0.5Y₂O₃复合涂层的摩擦因数和磨损率最小,分别为0.085和0.39×10-3mm3/m。     

不同功率超声辅助电火花放电制备Cu-Ni合金粉体的微观结构和粒径分布

以铜、镍金属为正负电极，采用超声辅助电火花放电(EDM)法合成Cu-Ni合金粉体，研究了超声功率(0,500,1 000,1 500 W)对合金粉体晶体结构、微观形貌和粒径分布的影响。结果表明：不同功率超声辅助EDM合成的Cu-Ni合金粉体的物相均主要由Cu_0.81Ni_0.19、Ni、CuO、NiO和Fe₂O₃组成，主晶相Cu_0.81Ni_0.19为面心立方结构；随着超声功率的增加，Cu_0.81Ni_0.19相的衍射峰强度增大，半高宽变窄，粉体结晶性变好。引入超声辅助合成的Cu-Ni合金粉体中出现较大尺寸不规则颗粒，但球形颗粒的尺寸减小，粉体粒径分布范围变宽；随着超声功率的增大，平均粒径D₅₀减小。     

焊后退火对转向架SMA490BW/Q345E异种钢T型接头组织和性能的影响

采用二氧化碳气体保护焊进行对接焊得到SMA490BW/Q345E异种钢T型接头,并进行590℃×3 h退火,对比研究了退火前后的组织、硬度和耐腐蚀性能.结果表明:退火前后接头均存在明显的熔合线,焊缝组织均由先共析条状铁素体、珠光体和粒状贝氏体组成;退火前,从表面向内部,焊缝组织由粗大柱状晶转变为交替出现的柱状晶和等轴晶...     

Q345D低合金钢在海洋潮差区的腐蚀规律及电化学行为研究

通过在青岛海域2年实海挂片暴露试验研究Q345D低合金钢和对比材料Q235B普碳钢在潮差区的腐蚀行为。试验结果表明,Q345D钢在实海潮差区1年和2年周期的平均腐蚀速率都小于Q235B钢,且两种钢锈层组成和结构基本类似,但Q345D钢表面锈层较厚,且更致密均匀。通过室内模拟海水周浸腐蚀试验研究两种钢的初期腐蚀行为,通过腐蚀数据的回归拟合分析得出,在腐蚀起始阶段,Q345D钢与Q235B钢的腐蚀倾向差别不大,但随着周浸时间的延长,腐蚀速率逐渐降低,且Q345D钢表现出比Q235B更好的耐全面腐蚀性能。宏观电化学阻抗谱和微区阻抗谱测试结果也证实,Q345D低合金钢形成的腐蚀产物膜层具有比Q235B钢更高的膜层电阻,且能够在更短时间内形成稳定的腐蚀产物膜层。     

合金元素含量对耐候钢在模拟海洋大气环境下耐蚀性的影响

采用扫描电子显微镜和电化学交流阻抗谱研究了Q235B、SPA-H钢和2种不同镍、铬及铜含量的耐候钢在模拟海洋大气环境中的耐蚀性。结果表明:在有Cl-存在的环境中,当镍和铜含量都很低时,单独添加铬在腐蚀前期对减缓腐蚀有利,而在后期对腐蚀有促进作用;镍的质量分数小于0.25%时对耐蚀性的影响不起主导作用;电化学交流阻抗试验结果与腐蚀质量损失试验结果一致;4种钢周期浸润腐蚀48h后的锈蚀量都比较少,腐蚀192h后的锈蚀量明显增加。     

电化学机械复合抛光薄膜太阳能电池柔性不锈钢衬底

设计了针对薄膜太阳能电池柔性不锈钢衬底的电化学机械复合抛光法以满足其对表面粗糙度、光反射率和有害物质扩散的要求。首先,设计并制造了一种用于平面加工的复合阴极刀具,理论分析了它的材料去除机理。然后,结合法拉第原理和黏着摩擦理论分析了电化学腐蚀行为和摩擦力作用行为,解决了电化学腐蚀和机械去除钝化膜的匹配一致性问题。最后,以50mm×50mm×0.3mm规格的304不锈钢为阳极工件,对提出的方法进行了实验验证。结果显示:对衬底加工20min后,其表面粗糙度Ra从124nm降到10nm;表面反射率从加工前的56.8%提高到62.4%;表面金属氧化层的形成(氧化铁和氧化铬),有效阻挡了Fe和Cr离子的扩散。实验显示,提出的方法是处理柔性不锈钢表面的有效方法,成本低、效率高。     

铁素体不锈钢激光熔覆层组织和性能研究

采用无碳合金粉末和低碳合金粉末对铁素体不锈钢进行激光表面熔覆处理,借助光学显微镜(Optical microscope,OM)、扫描电子显微镜(Scanning electron microscopy,SEM)、能谱分析仪(Energy dispersive spectrometry,EDS)、X射线衍射仪(X-ray diffractometry,XRD)、显微硬度仪、摩擦磨损试验仪、电化学工作站对熔覆层显微组织、化学成分、硬度、耐磨性和耐蚀性进行评价。结果表明,两种激光熔覆层均无裂纹、气孔等宏观缺陷,显微组织主要由等轴晶、包状晶、树枝晶和枝间共晶组成。无碳熔覆层与低碳熔覆层均含有α-Fe、Fe-Cr合金相、Cr单质相以及Cr_(9.1)Si_(0.9)、Fe_(9.7)Mo_(0.3)、Fe_(10.8)Ni、Fe_(19)Mn等金属间化合物。此外,低碳熔覆层还产生了间隙化合物Cr_7C_3以及马氏体相C_(0.055)Fe_(1.945)。低碳熔覆层硬度为750 HV0.5,显著高于母材硬度250 HV0.5;无碳熔覆层硬度为650 HV0.5,其热影响区发生软化。激光熔覆层相对于母材具有更为稳定的摩擦特性以及优异的耐磨性和耐蚀性,其中低碳熔覆层耐磨性和耐蚀性均优于无碳熔覆层。     

涡轮叶片冷却孔电火花加工管电极的铜电铸层制备及其抗电蚀性

以降低高温镍基合金涡轮叶片冷却孔电火花加工电极损耗率为目标,基于精密电铸工艺,优化了铸液工艺参数,在添加纳米La₂O₃条件下制备了铜管电极的铜电铸层,并将其与未添加La₂O₃所制备的铜电铸层进行了材料性能对比分析。以Inconel 718镍基合金叶片冷却孔为加工对象,利用所制备的带有纯铜电铸层的管电极进行了抗电蚀性能对比研究。试验结果表明：铸液中La₂O₃的添加量为1.2g/L时,铜电铸层晶粒最细,晶粒平均直径为15.9μm,表面粗糙度降至0.140μm,显微硬度可达98.2HV;用其制成的铜管电极损耗率较普通紫铜管电极和未添加纳米La₂O₃的铜管电极损耗率分别降低了13.29%和7.26%。     

Tb2TiO5-Dy2TiO5中子吸收材料的显微组织及性能

以Tb₄O₇粉、Dy₂O₃粉和TiO₂粉为原料,采用高能球磨、冷等静压和高温烧结工艺制备了Tb₂TiO₅-30%(质量分数)Dy₂TiO₅中子吸收材料,研究不同球磨时间(0~48 h)下混合粉体的微观结构,不同烧结温度(1 200~1 400℃)与时间(1~96 h)下烧结块体材料的微观结构、热物理性能和耐腐蚀性能。结果表明:混合粉体的晶粒尺寸随球磨时间的延长而减小,球磨12 h后即可获得均匀混合的纳米晶粉体,纳米晶混合粉体在1 300℃烧结96 h获得了具有高致密度正交晶体结构Tb₂TiO₅-Dy₂TiO₅块体材料;该块体材料在500℃的热导率和热膨胀系数分别为2.2 W·m^-1·K^-1和5.8×10^-6 K^-1,在360℃/18.6 MPa去离子水中的腐蚀速率变化很小,平均腐蚀速率为0.18 mg·dm^-2·h^-1,该块体材料具有较高的热导率、较低的热膨胀系数以及较好的耐高温水腐蚀性能,是控制棒用中子吸收材料较优的候选材料。     

焊前和焊后调质处理下25Cr2Ni4MoV钢焊接接头的组织及性能

对比研究了焊前和焊后调质处理条件下25Cr2Ni4MoV钢焊接接头的显微组织、力学性能和耐腐蚀性能,调质处理工艺为920℃×1 h油淬+580℃×2 h回火,焊接工艺为手工焊条电弧焊.结果表明:焊前调质处理的接头焊缝组织为板条马氏体+δ-铁素体+M23C6碳化物,焊后调质处理使焊缝中的δ-铁素体溶解,形成了板条马氏体+...     

Fretting and fretting corrosion behavior of novel micro alloyed rail steels

The fretting behavior of two novel rail steels of composition Cu–Ni and Cr–Cu–Ni has been studied and compared with that of C–Mn and Cu–Mo rail steels. The rail steels were fretted in dry condition and in 3.5% NaCl solution. All the four rail steels exhibited similar fretting behavior in dry condition. The morphological features of the wear scar surface indicated delamination process as the main wear mechanism. The wear damage in 3.5% NaCl was lower compared to that in dry condition for all the rail steels due to lubricating effect of the solution. Fretting in presence of 3.5% NaCl resulted in lower wear volume for Cu–Ni and Cr–Cu–Ni rail steels. The friction coefficient for Cr–Cu–Ni rail steel was lower than that of C–Mn, Cu–Mo and Cu–Ni rail steels. Scanning electron microscopy (SEM) showed better adherence of tribo-electro-chemical layers formed on Cu–Ni and Cr–Cu–Ni rail steel than the C–Mn and Cu–Mo rail steels. This has been related to the improved fretting corrosion behavior of Cu–Ni and Cr–Cu–Ni rail steels.