镁合金表面冷喷涂层防护研究进展

镁合金作为最轻质的金属结构材料,由于其密度低和比强度高等优良的物理和力学性能,在航空、航天、汽车以及电子等领域引起广泛关注。然而,镁合金化学性质活泼、耐腐蚀和耐磨损性差等缺点严重制约其进一步应用。近些年发展起来的冷喷涂技术,在固态下制备涂层,涂层致密且与基体结合良好,因此可为镁合金表面防护提供一种新的有效方法。主要综述了镁合金表面冷喷涂耐腐蚀涂层(纯铝、铝合金和复合材料涂层)和耐磨损涂层(合金和复合材料涂层),论述了影响冷喷涂层耐腐蚀、耐磨损以及其他力学性能(硬度和涂层/基体结合强度)的主要因素,包括杂质元素含量、合金种类以及复合材料涂层中陶瓷颗粒含量、尺寸和形貌等。对比了几种常用表面处理技术制备的纯铝涂层的耐腐蚀性能,并阐述了冷喷涂技术在镁合金表面防护方面的优势。此外,还分析了热处理对冷喷涂纯铝和复合材料涂层耐蚀性的影响。最后提出了目前冷喷涂技术在镁合金防护方面的局限性以及发展难题,对未来研究趋势进行了展望。     

熔盐电堆的材料腐蚀

熔盐反应堆是一种以熔融盐为冷却剂和核燃料的反应堆。作为6种第四代核电站概念堆之一,熔盐堆正日益受到人们的关注。材料的腐蚀问题是熔盐堆发展过程中面临的一个技术挑战。为此,相关研究机构开展了大量研究,并取得了积极进展。本文对材料在熔融氟化物中的腐蚀机制、腐蚀行为以及抗蚀材料发展现状等方面的研究进行了综述。     

冷喷涂复合加工制造技术及其应用

冷喷涂是一种固态快速成形技术,现已用于增材制造、修复损伤的航空航天用零部件等。但冷喷涂沉积体的固有特性——高强低塑,限制了其工业应用。本文综述了冷喷涂复合加工技术的新进展及应用。重点讨论了冷喷涂可复合机械加工和喷丸等普通加工技术,也可与激光、热处理、热轧、热等静压、搅拌摩擦加工、搅拌摩擦焊和钎焊等热加工技术复合,提升冷喷涂沉积体的强塑性,以及冷喷涂层作为强化层促进有色金属的连接。最后指出冷喷涂与多种机械加工工序的协调、与焊接技术的复合等方面仍需加强,旨在复合其他技术来扩展传统加工制造的内涵。     

HT700高温合金旋转摩擦焊接接头组织和力学性能的研究

用旋转摩擦焊接（RFW）方法对HT700高温合金进行焊接,并对焊接试样进行焊后热处理（PWTH）。通过光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、显微硬度计、室温和750℃拉伸实验,对接头微观组织和力学性能进行系统研究。结果表明：焊态接头分为焊缝中心区（WCZ）、热力影响区（TMAZ）和热影响区（HAZ）3个典型区域,其中显微组织从等轴细晶粒（WCZ）、变形粗晶粒（TMAZ）逐渐转变为与母材类似的等轴晶粒（HAZ）;RFW过程中WCZ发生了动态再结晶及强化相的溶解,其中γ′强化相的溶解程度大于M23C6或MC碳化物;从焊接界面到母材,焊态接头的晶粒尺寸、形状和强化相分布等微观结构逐渐发生变化,γ′相的溶解导致焊态接头力学性能较差,且在750℃时,晶界滑动使其力学性能进一步下降;焊后热处理后,晶粒生长、强化相的再析出和焊后微观组织均匀化使得接头室温和高温拉伸强度显著提高,且接头高温延展性得到一定程度的改善。本研究可为HT700高温合金的高质量焊接提供新思路。     

冷喷涂喷嘴材料对粒子加速行为影响的模拟研究

目的 研究冷喷涂过程中喷嘴材料对粒子加速行为的影响。方法 建立喷嘴内外壁的几何模型,设定喷嘴几何尺寸及边界条件,划分喷嘴入口、收缩段、喉部及扩张段的网格,采用模拟软件Fluent 14.5进行模拟分析。结果 在冷喷涂过程中,喷嘴内部包含高温气体、室温粒子流及喷嘴内壁的热交换,导热系数最低的喷嘴材料（陶瓷）的喷嘴内壁温度最低,气流和粒子的热损失最小,粒子的速度略高（441 m/s）;导热系数最高的纯铜喷嘴内壁温度最高,有利于粒子温度提升,因此粒子的温度最高,从而促进粒子塑性变形,改善沉积效果,然而温度过高的内壁会因粒子粘附导致喷嘴堵塞。结论 数值模拟方法可以用来研究喷嘴内外壁的传热行为,为喷嘴材料的选择做理论指导,通过综合考虑喷嘴材料的选择和使用来优化喷嘴设计。     

火电机组锅炉受热面合金烟气腐蚀与应力协同作用失效行为研究进展

为响应国家提出的2030年碳达峰及2060年碳中和的目标, 火电发电机组蒸汽参数(如蒸汽温度与压力)尚需进一步提高, 这无疑为火电机组的安全运行带来严峻挑战。作为影响火电机组锅炉安全服役的两个重要因素, "高温烟气腐蚀"与"应力"协同作用导致锅炉受热面材料失效常被简化或独立研究。本文首先从烟气腐蚀和应力失效着手, 简述锅炉受热面合金烟气腐蚀机理, 分析影响烟气腐蚀性能的材料因素(金属种类、合金元素、金属表面状态)及环境因素(温度、腐蚀气氛及煤灰成分), 并从腐蚀与应力相互影响的角度, 讨论火电机组受热面合金在高温烟气腐蚀与应力协同作用下的失效行为。此类合金虽然在高温烟气腐蚀环境中不存在应力腐蚀开裂倾向, 但腐蚀产物会显著影响材料的高温蠕变及持久寿命。同时, 应力造成的缺陷会改变材料的腐蚀过程。因而, 本文重点介绍了火电机组锅炉环境下, 高温烟气腐蚀与应力协同作用对不同材料性能的影响, 并以18-8型奥氏体钢Super304H为例, 完整分析从烟气腐蚀行为到腐蚀与应力耦合作用行为。最后, 对未来烟气腐蚀与应力之间的相互作用及协同作用下材料的失效机理进行展望。     

铝合金表面冷喷涂铜涂层研究

目的 进一步提高铝合金构件的散热能力。方法 采用冷喷涂技术在铝合金试件表面上制备了纯铜涂层。借助光学显微镜、扫描电子显微镜、拉伸试验、三点弯曲试验和激光闪射法等试验,研究铝合金表面铜涂层微观组织和性能,并探究热处理铜涂层组织形貌、抗弯强度以及导热系数的影响。结果 铜涂层与铝合金基体形成了良好的结合,纯铜涂层导热系数能达到纯铜块材50%的水平。结论 经过热处理,铜涂层内颗粒发生静态再结晶,部分晶粒细化。涂层的抗弯曲强度下降,导热系数上升。     

载波处理对纯镁耐蚀性能的影响

采用载波处理方法,用0.25 mol/L Na2SO4+0.1 mol/L NaOH作为载波处理溶液,对纯镁试样进行载波处理,通过正交试验确定载波处理的最佳工艺参数;用扫描电子显微镜(SEM)观察载波处理后试样的表面形貌;用FirstTen Angstroms(FTA)仪器测量蒸馏水纯镁的接触角并计算出表面能;用电化学方法研究了在0.05 moL/L NaCl+0.01 mol/L NaOH溶液中载波处理对纯镁耐蚀性能的影响.结果表明:载波处理后,纯镁表面生成了一层非常致密而细小的氧化膜,使表而更稳定,提高了纯镁的耐蚀性能.     

焊后热处理及长时热暴露对HT700高温合金摩擦焊接接头组织的影响

在主轴转速为1 500 r/min、摩擦压力为300 MPa的焊接参数下实现了 HT700合金的惯性摩擦焊接,并对焊接接头进行了热处理和长时高温暴露实验,研究了热处理工艺和长时高温暴露对镍铁基高温合金摩擦焊接接头组织的影响,并测试了焊接接头的显微硬度.结果表明:焊接接头的显微组织关于焊缝中心区两侧呈对称分布,热处理态和...     

冷喷涂硬质合金耐磨涂层研究进展

硬质合金涂层具有高耐磨性与高耐腐蚀性等优势,因此广泛应用于冶金等领域的耐磨、耐蚀防护中。采用传统热喷涂技术制备硬质合金涂层,其高温会导致涂层材料产生相变、氧化、脱碳等问题,从而损害涂层的服役性能。冷喷涂技术作为一种新兴的涂层制备技术,具有低温的特点,可避免传统热喷涂方法所带来的涂层质量问题,成为硬质合金涂层制备的潜在技术。在简述冷喷涂技术原理及其沉积机理的基础上,综述了冷喷涂制备硬质合金耐磨涂层(如WC-Co、WC-Ni、Cr3C2-NiCr等),以及影响涂层硬度、耐磨性等力学性能的主要因素,包括硬质相、黏结相的种类、含量和尺寸等。综合比较了冷喷涂与超音速火焰喷涂制备的硬质合金涂层的耐磨性能,分析了后处理(喷后热处理、搅拌摩擦处理)对冷喷涂硬质合金涂层耐磨性的影响。最后,提出了冷喷涂技术在硬质合金耐磨涂层制备方面的局限性,并对未来发展进行了展望。