难熔金属硅化物TaSi_2的研究进展

介绍了TaSi2及其复合材料的制备、性能及研究现状,并展望了TaSi2材料的研究及应用前景。     

晶体硅表面制绒参数优化分析

目的研究酸(HF和HNO3)、碱(NaOH)腐蚀液对晶体硅制绒的影响。方法通过改变NaOH浓度、异丙醇浓度、腐蚀时间研究单晶硅片腐蚀,通过改变酸溶液浓度比研究多晶硅片腐蚀,通过分析微观形貌及表面反射率等考察制备晶体硅制绒工艺参数。结果单晶硅最佳的腐蚀液配比为:NaOH质量浓度15 g/L,热碱温度80℃,异丙醇体积分数15%~20%,腐蚀时间10 min。在最优化参数下,晶体硅绒表面金字塔大小均匀,高度约为5μm,相邻金字塔间彼此相连,硅表面反射率降低至15%。在V(HF)∶V(HNO3)∶V(CH3COOH)=10∶1∶10,腐蚀速率为2μm/min时,晶体硅绒表面呈现较好的沟壑状绒面结构。结论溶液酸碱性的强弱和异丙醇对晶体硅制绒有较大影响,并且直接影响晶体硅的表面反射率。     

FeSi相增强金属间化合物内加热套管耐熔锌腐蚀性能

针对热浸镀锌内加热保护套管材料的腐蚀问题,采用机械合金化-退火处理工艺制备Fe-Si金属间化合物,研究了不同Fe、Si原子比对金属间化合物相成分和耐锌液腐蚀性能的影响。结果表明:不同Fe、Si原子比的粉末经球磨-退火后都能得到Fe-Si金属间化合物。由于含有较多的Fe Si致密相,Fe、Si原子比为1∶3的试样具有良好的耐锌液腐蚀性能。     

Al基和Al-6Si基闭孔泡沫铝的动态压缩性能

利用熔体转移发泡法制备了不同密度的Al基和Al-6Si基闭孔泡沫铝(CCAF),探讨了CCAF基体的微观形貌及物相组成,对其动态压缩性能进行了研究。结果表明:Al基CCAF基体微观形貌较单一,基本上是小块状(Al20CaTi2);而Al-6Si基CCAF基体微观形貌复杂,主要呈大片状(Al3.21Si0.47和CaAl2Si3)、长针状(Al3Ti)和小白点(Al2O3)。动态压缩结果显示:Al基CCAF压缩应力—应变曲线较平缓,断裂层有明显的材料撕裂痕迹;而Al-6Si基CCAF压缩应力—应变曲线不光滑,个别曲线波动较大,断裂层出现显著的脆性材料断裂特征;随着相对密度的增加,Al基和Al-6Si基CCAF屈服强度(σpl)和表观弹性模量(E0.2)整体趋势都在增加。     

TaSi2 Oxidation Protective Coating for SiC Coated Carbon/Carbon Composites

为提高碳/碳复合材料在高温下的氧化防护性能,利用包埋技术在碳/碳复合材料表面制备了TaSi2/SiC复合涂层。通过XRD、SEM 和 EDS分析了涂层的晶相结构和形貌特征,在1773 K的空气介质中对TaSi2/SiC涂层碳/碳复合材料进行等温氧化实验。结果表明,复合涂层厚度为200 μm,涂层中含有SiC, Si 和TaSi2相,并且涂层中没有明显裂纹出现。EDS结果显示外层TaSi2相可有效地填充内层SiC涂层的空隙,使得内外两层涂层之间没有明显的界面,等温氧化实验曲线说明TaSi2/SiC复合涂层在1773 K的空气介质中可有效保护碳/碳复合材料233 h。     

CO2腐蚀对钻杆材料多冲疲劳性能的影响

目的探究CO_2腐蚀对钻杆材料多冲疲劳性能的影响规律,分析表面腐蚀产物对多冲性能是否有严重影响。方法利用自主研发的多冲疲劳断裂试验机,测试V150和S135钻杆材料在常温常压下饱和CO_2溶液中浸泡腐蚀不同时间后的冲断累积能量,利用失重法计算各试样的腐蚀速率,并用扫描电子显微镜(SEM)观察腐蚀后的表面形貌及冲断后的断口形貌,用XRD测试了腐蚀产物的主要成分。结果两种材料在CO_2腐蚀环境中的腐蚀速率均达到了0.05 mm/a以上,属于中度腐蚀,但S135材料的腐蚀速率略低于V150。随着腐蚀时间的增加,两种材料的冲断累积能量均不断下降,但腐蚀速率稍低的S135材料的冲断累积能量下降率(19.68%)低于V150(22.54%)。CO_2腐蚀使钻杆材料表面产生了龟裂状形貌和结晶状腐蚀产物,其主要成分为Fe(HCO_3)_2。CO_2腐蚀并未对内部组织结构造成较大影响,未造成钻杆材料的脆断。结论在CO_2腐蚀环境下的钻杆材料,尽管腐蚀速率较高,但CO_2腐蚀对材料多冲疲劳性能的影响小于H2S腐蚀,腐蚀速率不是影响材料多冲性能的关键因素。     

时效时间对Al-Zn-In-Mg-Ti牺牲阳极电化学性能的影响

通过比较时效不同时间的Al-5Zn-0.03In-1Mg-0.05Ti-0.1Si阳极合金的析出相、开路电位、电流效率、腐蚀形貌及电化学阻抗谱等,研究了时效时间对该阳极微观组织和电化学性能的影响。结果表明:该合金中的主要析出相为Mg Zn2相,随时效时间的增加析出相迅速长大且密度逐渐降低。时效30 min试样的电化学性能最好,开路电位约-1.0793 V(SCE),电流效率为94.5%,试样表面腐蚀坑深度很浅、腐蚀形貌非常均匀。随着时效时间延长,合金的开路电位逐渐负移,但电流效率却逐渐降低且腐蚀形貌逐渐恶化。析出相对铝基牺牲阳极的电化学性能影响较大,长时间时效不利于改善铝合金阳极的综合电化学性能。     

溶胶-凝胶法制备碳素钢基Ti/Si纳米级耐蚀涂层

用溶胶凝胶法在碳素钢基体表面制备了Ti/Si系的纳米级耐蚀涂层 ,并用DSC ,SEM ,TEM和XRD等手段分析其相结构 ,表面形貌 ,微观形貌 ,还进行了FeCl3腐蚀试验。结果表明 :加入Si后 ,推迟了TiO2 的晶化温度 ,提高了体系的均匀性 ;Ti的加入则改善了涂层与基体的匹配。二者相互作用在Si∶Ti=4∶1附近实现了最佳配合 ,获得优良的耐蚀性能     

40CrNi2Si2MoVA超高强度钢海洋大气环境腐蚀行为研究

在青岛和海南进行40CrNi2Si2MoVA超高强度钢的大气暴露实验,对暴露后的材料性能以及腐蚀形貌进行了研究。结果表明,40CrNi2Si2MoVA钢在海洋性大气环境中,腐蚀以均匀腐蚀为主,随环境不同和腐蚀发展的变化,腐蚀产物成分和结构不同,主要成分是Fe3O4,Fe2O3,γ-FeOOH和α-FeOOH。腐蚀失重与时间的关系可用幂函数w=atb(b1)回归。40CrNi2Si2MoVA钢在海洋性大气环境下具有较高的应力腐蚀敏感性,应力腐蚀为沿晶开裂模式,裂纹起源于表面产生腐蚀的部位,并向内部扩展。40CrNi2Si2MoVA钢在海南万宁的腐蚀速率以及应力腐蚀敏感性明显高于在青岛团岛的。由于环境腐蚀对材料的影响,导致其抗拉强度的损失,从而使其抗应力能力降低,在更低的强度水平和更短的时间内产生断裂。     

热处理对原位自生Mg2Si/Mg-Al基复合材料组织与性能的影响

利用金属型铸造制备了原位自生Mg2Si/Mg-Al基复合材料,研究了热处理对该材料组织与性能的影响。结果表明T4处理改变了Mg2Si/Mg-Al基复合材料中Mg2Si的形貌与分布。随着保温时间的延长,棱状枝晶Mg2Si相发生熔断、球化,最终成为尺寸为10-30μm的颗粒;同时β-Mg17Al12相溶入到α-Mg基体中,在随后的时效过程中发生沉淀析出。由于β-Mg17Al12相的溶解,T4处理会降低该材料的硬度,但随后的时效析出可提高其硬度,415℃×12h固溶处理后175℃×16h(T6)时效,硬度可提高14.9%。热处理过程中棱状枝晶Mg2Si相的粒化可用吉布斯-汤姆逊定理解释。