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高强度耐腐蚀ODS−FeCrAl合金微观结构、力学性能研究进展

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工程科学学报 2022年第2期44卷 198-207页

作者：贾皓东周张健北京科技大学材料科学与工程学院北京100083

氧化物弥散强化(Oxide dispersion strengthened,ODS)FeCrAl合金由于加入一定量的Al元素,使合金表面可形成一层薄而致密的Al_(2)O_(3)保护膜,使得合金即便在1400℃的水蒸汽下也不会因为腐蚀导致失效.同时,大量超细氧化物粒子的弥散强化... 详细信息

氧化物弥散强化(Oxide dispersion strengthened,ODS)FeCrAl合金由于加入一定量的Al元素,使合金表面可形成一层薄而致密的Al_(2)O_(3)保护膜,使得合金即便在1400℃的水蒸汽下也不会因为腐蚀导致失效.同时,大量超细氧化物粒子的弥散强化作用使其具备优异的高温强度.这种兼具高温强度和耐腐蚀的特性使得ODS−FeCrAl合金成为非常有前景的事故容错燃料(Accident tolerant fuel,ATF)包壳候选材料,也是快堆等其他工作于高温强腐蚀环境的先进反应堆包壳的重要候选材料.Al元素的引入会使ODS铁基合金中弥散粒子的种类发生变化,进而影响其显微组织和力学性能.针对ODS−FeCrAl合金中引入Al元素所导致的显微组织变化及其对蠕变性能的影响,总结了国内外相关研究进展,旨在为适用于先进反应堆的ODS−FeCrAl合金的发展提供参考.

关键词：事故容错燃料氧化物弥散强化合金显微组织抗腐蚀性能蠕变性能

回归温度对7055铝合金挤压棒材力学性能和抗腐蚀性能的影响

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中国有色金属学报 2023年第7期33卷 2056-2070页

作者：杨献文康元张文静程全士叶凌英中南大学材料科学与工程学院长沙410083 天津市紧固件连接技术企业重点实验室天津300300 航天精工股份有限公司天津300300

通过导电率、力学性能测试、局部腐蚀性能测试和慢应变速率拉伸应力腐蚀性能测试,结合金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)等微观组织表征方法,研究了回归温度对7055铝合金挤压棒材力学性能和抗腐蚀性能的影响。... 详细信息

通过导电率、力学性能测试、局部腐蚀性能测试和慢应变速率拉伸应力腐蚀性能测试,结合金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)等微观组织表征方法,研究了回归温度对7055铝合金挤压棒材力学性能和抗腐蚀性能的影响。结果表明:当回归温度为180℃时,可获得与T73处理相当的抗应力腐蚀性能,合金抗拉强度和屈服强度显著提升,分别由T73处理的579.5 MPa和540.7 MPa提高至692.5 MPa和674.6 MPa,应力腐蚀敏感指数(I_(SSRT))为2.5%。当回归温度提高至200℃时,可获得与T73处理相当的力学性能和抗应力腐蚀性能,合金抗晶间腐蚀和剥落腐蚀性能有了较大改善,最大腐蚀深度分别减小到24.8μm和36.2μm。回归温度由180℃提高至200℃、220℃,晶界析出相(GBPs)的尺寸从10.5 nm增大至24.6 nm、39.6 nm,基体沉淀相(MPs)的尺寸从7.9 nm增大至13.5 nm、18.6 nm,Cu含量分别从2.1%升高至3.2%和3.4%(摩尔分数),无沉淀析出带(PFZs)的宽度分别从33.4 nm增大至60.7 nm和108.2 nm。确定了力学性能与腐蚀性能协同的回归温度,探明了合金力学性能以及抗腐蚀性能变化主要是由晶界析出相和基体沉淀相尺寸以及无沉淀析出带宽度的增大以及GBPs成分偏析而导致的机理。

关键词： 7055铝合金回归温度微观组织力学性能抗腐蚀性能

45钢表面TD-Cr/PVD-CrN复合涂层磨蚀性能

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表面技术 2023年第7期52卷 455-463页

作者：罗银万强曹道成杨泽华李善军孟亮肖洋轶韩明兴华中农业大学工学院武汉420070

目的采用热扩散(TD)渗金属技术和物理气相沉积(PVD)技术对45钢表面进行强化,以提升45钢表面硬度和抗磨蚀性能,延长45钢的使用寿命。方法采用热扩散渗金属技术和物理气相沉积技术制备TD-Cr、PVD-CrN及TD-Cr/PVD-Cr N(Cr/CrN复合涂层)3种... 详细信息

目的采用热扩散(TD)渗金属技术和物理气相沉积(PVD)技术对45钢表面进行强化,以提升45钢表面硬度和抗磨蚀性能,延长45钢的使用寿命。方法采用热扩散渗金属技术和物理气相沉积技术制备TD-Cr、PVD-CrN及TD-Cr/PVD-Cr N(Cr/CrN复合涂层)3种涂层。利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)研究涂层的微观形貌、元素分布和物相组成。通过纳米压痕研究涂层的硬度、弹性模量。通过摩擦磨损实验和电化学腐蚀实验,研究涂层的摩擦性能和腐蚀性能。结果TD-Cr、PVD-Cr N、TD-Cr/PVD-Cr N 3种涂层的组织结构均致密均匀,厚度分别为19.78、1.075、32.24μm。TD-Cr/PVD-Cr N涂层的硬度达到28.7 GPa,高于其他涂层,同时,Cr/Cr N复合涂层的弹性模量和弹性恢复能力均优于其他涂层。在盐水环境下,TD-Cr、PVD-Cr N、TD-Cr/PVD-CrN的摩擦因数分别为0.52、0.38、0.35,磨损体积分别为26、0.15、0.05,TD-Cr/PVD-CrN展现出较好的耐磨性能。在盐水环境下,TD-Cr/PVD-CrN涂层的抗腐蚀性能略低于TD-CrN涂层。结论综合看来,TD-Cr/PVD-CrN复合涂层可以有效提升45钢的表面抗磨蚀能力,延长其使用寿命。

关键词： 45钢 TD-Cr/PVD-CrN涂层力学性能摩擦磨损抗腐蚀性能

超高性能混凝土(UHPC)力学性能研究进展

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中国科学：物理学、力学、天文学 2024年第5期54卷 144-163页

作者：陈建康宁波大学宁大·宏日UHPC力学联合研究院宁波315211

基于最紧密堆积理论的超高性能混凝土(Ultra-High Performance Concrete,UHPC)的概念自20世纪70年代被提出以来,针对该混凝土的理论研究和工程应用都取得了突破性的进展.本文综述了近半个世纪,特别是近十年来超高性能混凝土力学性能的... 详细信息

基于最紧密堆积理论的超高性能混凝土(Ultra-High Performance Concrete,UHPC)的概念自20世纪70年代被提出以来,针对该混凝土的理论研究和工程应用都取得了突破性的进展.本文综述了近半个世纪,特别是近十年来超高性能混凝土力学性能的研究进展,包括:(1)准静态荷载作用下UHPC的力学性能;(2)冲击与爆炸荷载下UHPC的力学响应;(3)UHPC力学性能的耐久性.最后,对今后UHPC力学性能的研究给出了展望.

关键词：混凝土超高性能拉伸强度拉伸韧性动态响应抗腐蚀性能

金属增材制造的微观组织特征对其抗腐蚀行为影响的研究进展

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工程科学学报 2022年第4期44卷 573-589页

作者：李莹张百成曲选辉北京材料基因工程高精尖创新中心北京科技大学新材料技术研究院北京100083 现代交通金属材料与加工技术北京实验室北京100083

金属增材制造是增材制造技术中最重要的分支,其成形零件复杂度高,力学性能高于一般铸件,已经被广泛应用于航天航空、医疗、能源等领域.在目前主流金属增材制造过程中,主要使用高能束熔化金属粉体,从而造成极高的材料过冷度,虽然过冷细... 详细信息

金属增材制造是增材制造技术中最重要的分支,其成形零件复杂度高,力学性能高于一般铸件,已经被广泛应用于航天航空、医疗、能源等领域.在目前主流金属增材制造过程中,主要使用高能束熔化金属粉体,从而造成极高的材料过冷度,虽然过冷细化晶粒与特殊析出相会提高材料的力学性能,但是学术界与工业界对金属增材制造制件在服役过程中的腐蚀性能仍然存在疑问,亟需关于高能束金属增材制造制件的抗腐蚀性能系统性研究综述.因此,本文就三种常用的金属增材制造技术,对目前金属增材制造工件的腐蚀性能相关研究进展进行总结和归纳,深入研究了打印产品中的残余应力、晶粒尺寸、析出相和各向异性等影响抗腐蚀性能的行为,分析了参数优化及热处理工艺提高材料抗腐蚀性能的机理.最后对金属增材制造的抗腐蚀性能的改善手段进行了展望.

关键词：增材制造抗腐蚀性能微观结构析出相残余应力各向异性改善手段

S-N型功能分子用作多功能添加剂的缓蚀及摩擦学行为研究

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摩擦学学报（中英文） 2024年第4期44卷 573-584页

作者：俎鹏姣董均阳李毅谢海姣张松伟李军胡丽天中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室甘肃兰州730000 河北工业大学理学院天津300401 青岛市资源化学与新材料研究中心山东青岛266071 杭州研趣信息技术有限公司浙江杭州310003

利用电化学、摩擦学试验和量子化学模拟等手段,研究了巯基甲基噻二唑(MMT)和二壬基萘磺酸(DNS)这2种功能分子作为缓蚀剂的缓蚀性能和作为极压抗磨添加剂的摩擦学性能及其作用机理.电化学试验表明,DNS分子的缓蚀能力较差,缓蚀效率为58.6%... 详细信息

利用电化学、摩擦学试验和量子化学模拟等手段,研究了巯基甲基噻二唑(MMT)和二壬基萘磺酸(DNS)这2种功能分子作为缓蚀剂的缓蚀性能和作为极压抗磨添加剂的摩擦学性能及其作用机理.电化学试验表明,DNS分子的缓蚀能力较差,缓蚀效率为58.6%;MMT分子表现出优异的缓蚀能力,缓蚀效率达93.3%.摩擦学试验表明,DNS作为添加剂时,油样的摩擦系数与PEG基础油的摩擦系数相当,磨损量增大;MMT作为添加剂时,油样的摩擦系数和磨损量较PEG基础油明显降低,极压性能较基础油明显提高.量子化学模拟结果表明,DNS分子与钢表面具有更高的反应活性,因此作为极压抗磨和缓蚀添加剂,加剧了金属的腐蚀和磨损.表面分析结果表明,DNS分子润滑下的磨斑表面主要起到减摩作用的是铁的氧化物和FeSO_(4)等.MMT分子润滑下的磨斑表面的摩擦产物为Fe_(2)(SO_(4))3、FeS_(2)、铁的氧化物以及含氮有机物.

关键词：巯基甲基噻二唑抗腐蚀性能减摩抗磨性能极压性能

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金属表面处理剂对2205双相不锈钢PAW焊力学性能和腐蚀行为的影响

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表面技术 2024年

作者：徐明亮乔宏宇曹将栋仇潞尚振一张腾江苏航运职业技术学院南通市精异圆机电标准件制造有限公司

目的提高2205双相不锈钢等离子弧焊(PAW)力学性能和耐腐蚀性能。方法采用金属表面处理剂作为保护对2205双相不锈钢PAW焊接接头进行保护试验，研究了金属表面处理剂对2205双相不锈钢PAW焊接接头的力学性能和耐腐蚀性能，采用扫描电镜、... 详细信息

目的提高2205双相不锈钢等离子弧焊(PAW)力学性能和耐腐蚀性能。方法采用金属表面处理剂作为保护对2205双相不锈钢PAW焊接接头进行保护试验，研究了金属表面处理剂对2205双相不锈钢PAW焊接接头的力学性能和耐腐蚀性能，采用扫描电镜、能谱分析、维氏硬度仪、万能试验机和电化学工作站等，对2205双相不锈钢原始试样、2205双相不锈钢PAW焊无金属表面处理剂保护试样、2205双相不锈钢PAW焊金属表面处理剂保护试样的性能进行分析。结果研究结果表明，经过金属表面处理剂保护的2205双相不锈钢PAW焊，金属表面处理剂中化学元素扩散至材料表面，扩散深度不小于0.005mm，维氏硬度仪分析表明其焊缝硬度262-271HV，提高了25%、热影响区硬度262-271HV，提高了15%，万能试验机拉伸试验分析表明双相不锈钢焊接接头抗拉强度提高了20%，有效的提高了2205双相不锈钢PAW焊接头的力学性能，电化学试验表明2205双相不锈钢金属表面处理剂保护PAW焊动电位极化曲线的点蚀电位和点蚀电位与自腐蚀电位差最大分别为0.2876V和0.5554V。维钝电流密度最小，交流阻抗分析其容抗弧半径最大，钝化膜内层电阻最大为7.531×105Ω·cm2，有效的提高了其抗腐蚀能力。结论经过金属表面处理剂保护的2205双相不锈钢PAW焊焊接接头的力学性能和抗腐蚀性能最好。

关键词：双相不锈钢金属表面处理剂 PAW焊力学性能抗腐蚀性能

微量稀土Ce对Al-Zn-Mg铝合金组织和腐蚀性能的影响

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材料导报 2020年第8期34卷 100-105页

作者：徐道芬陈康华胡桂云陈送义桂林航天工业学院机械工程学院桂林541004 中南大学轻合金研究院长沙410083 中南大学粉末冶金国家重点实验室长沙410083

采用金相(OM)和扫描电镜(SEM)分析、力学拉伸实验、剥落腐蚀实验、电化学阻抗谱实验以及慢应变速率拉伸实验研究了微量稀土Ce对Al-Zn-Mg铝合金组织和性能的影响。研究结果表明:在Al-Zn-Mg铝合金中添加微量的稀土Ce元素,合金的抗腐蚀性... 详细信息

采用金相(OM)和扫描电镜(SEM)分析、力学拉伸实验、剥落腐蚀实验、电化学阻抗谱实验以及慢应变速率拉伸实验研究了微量稀土Ce对Al-Zn-Mg铝合金组织和性能的影响。研究结果表明:在Al-Zn-Mg铝合金中添加微量的稀土Ce元素,合金的抗腐蚀性能显著提高,应力腐蚀断裂时间延长,应力腐蚀敏感性显著降低;添加0.04%(质量分数,下同)Ce对Al-Zn-Mg铝合金力学性能影响较小,但可显著提高合金的抗腐蚀性能,合金的剥蚀等级由E C提升至N,钝化膜电阻(R p)由14655Ω·cm^2提升至36839Ω·cm^2,应力腐蚀敏感指数由0.612降至0.219。

关键词： Al-Zn-Mg铝合金稀土Ce 抗腐蚀性能力学性能

基于NdCoCu晶界重构的高抗蚀性钕铁硼磁体

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稀土 2023年

作者：卜梦凡张培金佳莹严密浙江大学材料科学与工程学院

抗蚀性差是长期限制多元多相钕铁硼永磁材料应用的关键问题之一。富Nd晶界相电极电位远低于Nd2Fe14B硬磁主相,是导致抗蚀性差的组织结构根源。本文基于晶界重构思路,设计并制备了Nd6Co13Cu (%,原子分数)高电位辅合金和(Pr, Nd)28.00Feba... 详细信息

抗蚀性差是长期限制多元多相钕铁硼永磁材料应用的关键问题之一。富Nd晶界相电极电位远低于Nd2Fe14B硬磁主相,是导致抗蚀性差的组织结构根源。本文基于晶界重构思路,设计并制备了Nd6Co13Cu (%,原子分数)高电位辅合金和(Pr, Nd)28.00FebalB1.03(%,质量分数)低稀土含量的2∶14∶1型主合金,通过双合金方法,制备了不同Nd6Co13Cu添加量的重构磁体,综合磁性能/抗腐蚀性能测试和显微组织结构/成分分析,揭示了重构磁体的性能变化规律和调控机理。结果表明,2%Nd6Co13Cu添加量的重构磁体综合性能优异,总稀土含量仅为28.46%,湿热环境下96 h腐蚀失重仅为0.28 mg/cm2,为相同稀土含量未重构磁体的26%,磁性能[Br=14.03 k G,Hcj=12.62 k Oe,(BH)max=48.55 MGOe]同样优于未重构磁体。在近(Nd, Pr)2Fe14B化学计量比的主合金中加入低熔点Nd6Co13Cu辅合金,可在低总稀土含量的前提下保证磁体的烧结致密度和综合磁性能,大幅降低富Nd相的体积分数,减少腐蚀源,抑制腐蚀沿晶界区域的扩展。此外,高电极电位Nd6Co13Cu添加可增加晶界区域的化学稳定性,降低电化学腐蚀原动力。综上所述,晶界重构方法提供了一种提升钕铁硼磁体抗蚀性的新途径。

关键词：钕铁硼晶界重构 Nd Co Cu 抗腐蚀性能磁性能