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预氧化GH4169合金在中温固态NaCl和O2+H2O气氛中的腐蚀行为研究

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中国腐蚀与防护学报 2025年第1期 182-190页

作者：张伟东崔宇刘莉王福会东北大学腐蚀与防护中心中国科学院金属研究所师昌绪先进材料创新中心

利用氧化动力学测试，扫描电子显微镜（SEM）,X射线衍射仪（XRD）和透射电子显微镜（TEM）等分析技术，系统研究了预氧化后的GH4169合金在中温NaCl和O2+H2O气氛中的腐蚀行为。结果表明，GH4169合金预氧化形成了Cr2O3/Nb2O5为主的连续氧... 详细信息

利用氧化动力学测试，扫描电子显微镜（SEM）,X射线衍射仪（XRD）和透射电子显微镜（TEM）等分析技术，系统研究了预氧化后的GH4169合金在中温NaCl和O2+H2O气氛中的腐蚀行为。结果表明，GH4169合金预氧化形成了Cr2O3/Nb2O5为主的连续氧化膜，在中温盐水环境下腐蚀5 h后氧化膜被严重破坏，形成了主要由NiFe2O4、NaNbO3、Na2CrO4及残留Cr2O3构成的腐蚀产物膜。详细讨论了预氧化GH4169合金在中温固态NaCl和O2+H2O气氛下的腐蚀机制以及预氧化膜破坏的过程。

关键词：预氧化固态NaCl和水蒸汽中温

金属搪瓷高温防护涂层的制备及其抗热震行为研究

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中国腐蚀与防护学报 2019年第5期39卷 411-416页

作者：李烽杰陈明辉张哲铭王硕王福会东北大学沈阳材料科学国家研究中心腐蚀与防护研究部

以低软化点的硼硅酸盐搪瓷作为粘结相,制备了金属搪瓷高温防护涂层,并研究了涂层的抗热震剥落行为。结果表明,硼硅酸盐搪瓷中含有SiO2的比例越高,搪瓷软化点越高。在硼硅比为0.6(质量分数)时,该搪瓷软化温度高于750℃。热震结果显示,含... 详细信息

以低软化点的硼硅酸盐搪瓷作为粘结相,制备了金属搪瓷高温防护涂层,并研究了涂层的抗热震剥落行为。结果表明,硼硅酸盐搪瓷中含有SiO2的比例越高,搪瓷软化点越高。在硼硅比为0.6(质量分数)时,该搪瓷软化温度高于750℃。热震结果显示,含20%镍颗粒的金属搪瓷复合涂层抗热震性能优异,热震30次后涂层表面完好;而无金属颗粒添加或者金属含量过高(40%)时,热震条件下搪瓷涂层易开裂剥落。

关键词：搪瓷涂层高温合金热震

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高温防护金属涂层的发展及活性元素效应

航空材料学报 2018年第2期38卷 21-31页

作者：鲍泽斌蒋成洋朱圣龙王福会中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家研究中心腐蚀与防护研究部沈阳110016 东北大学沈阳材料科学国家研究中心腐蚀与防护研究部沈阳110819

高温防护涂层(一般为金属基)被广泛用于航空发动机和大型地面燃气轮机关键热端部件(例如涡轮叶片)的防护。通过生成一层致密且生长缓慢的氧化膜(Al_2O_3,Cr_2O_3或SiO_2等),这类涂层可以在高温下为基体合金提供可靠防护,以防止基体合金... 详细信息

高温防护涂层(一般为金属基)被广泛用于航空发动机和大型地面燃气轮机关键热端部件(例如涡轮叶片)的防护。通过生成一层致密且生长缓慢的氧化膜(Al_2O_3,Cr_2O_3或SiO_2等),这类涂层可以在高温下为基体合金提供可靠防护,以防止基体合金被快速氧化腐蚀侵害。本文回顾了高温防护金属黏结层的发展历程(以铝化物涂层和MCrAlY包覆涂层为例),其改进总是围绕着提高涂层中Al的浓度及合理分布,以及缓和涂层与基体合金的互扩散为目标;重点关注高温防护涂层中添加活性元素(RE)后引入的活性元素效应,包括活性元素被发现的历程、活性元素改性作用机制以及近期研究者在活性元素掺杂方面的工作进展。

关键词：铝化物涂层 MCrAlY包覆涂层高温氧化高温腐蚀活性元素效应

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掺杂Ti对Ni基复合材料摩擦学性能的影响

表面技术 2023年第1期52卷 63-71页

作者：孔轩陈明辉张涛王福会东北大学沈阳材料科学国家研究中心东北大学联合研究分部沈阳110819

目的通过在NiCr-WS2自润滑体系中掺杂纳米Ti,提升自润滑复合材料在不同环境中的摩擦学性能。方法通过放电等离子烧结(SPS)技术制备了NiCr(N)、NiCr-WS2(NW)、NiCr-WS2-Ti(NW15T)3种复合材料。采用SEM和EDS分析了复合材料的微观性能。通... 详细信息

目的通过在NiCr-WS2自润滑体系中掺杂纳米Ti,提升自润滑复合材料在不同环境中的摩擦学性能。方法通过放电等离子烧结(SPS)技术制备了NiCr(N)、NiCr-WS2(NW)、NiCr-WS2-Ti(NW15T)3种复合材料。采用SEM和EDS分析了复合材料的微观性能。通过摩擦磨损试验机分别测试了3种材料在干摩擦、去离子水和3.5%NaCl溶液中的摩擦学性能,并借助RAMAN分析磨痕的化学成分。结果在干摩擦条件下,NW15T的摩擦因数和磨损率分别为0.38和4.2×10^(-5)mm^(3)/(N·m)。相较于传统的NW,NW15T的摩擦因数和磨损率分别降低了22.4%和83.7%;当在去离子水中摩擦时,虽然NW15T也具有较好的摩擦学性能,但是与NW相比优势不明显;在3.5%NaCl溶液中摩擦时,NW15T产生的腐蚀产物避免了摩擦副的直接接触,并使摩擦因数降低至0.16,磨损量降低为0.4×10^(-5)mm^(3)/(N·m)。与NW相比,NW15T在3.5%NaCl溶液中的摩擦因数和磨损率分别降低了38.5%和81.8%。结论在NW传统自润滑复合材料体系中掺入Ti,原位生成了TiS和Ni3Ti,不仅提高了材料的力学性能,同时提高了复合材料在不同环境下的摩擦学性能。尤其是在NaCl溶液中,在TiS和腐蚀产物的共同作用下,NW15T的摩擦因数和磨损率大幅下降。

关键词：镍基自润滑材料掺杂改性摩擦环境润滑性耐磨性

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简单/改性铝化物涂层的研究现状

表面技术 2021年第9期50卷 33-42页

作者：蒋成洋丰敏陈明辉耿树江王福会东北大学沈阳材料科学国家研究中心沈阳110819

航空发动机各部件高温结构材料在苛刻环境下服役时,会遭受严重的高温氧化和热腐蚀。在合金表面施加铝化物涂层后,高温下表面能够生成一层致密且生长缓慢的Al_(2)O_(3)氧化膜,从而隔绝腐蚀介质,以防止合金被快速氧化腐蚀。概述了铝化物... 详细信息

航空发动机各部件高温结构材料在苛刻环境下服役时,会遭受严重的高温氧化和热腐蚀。在合金表面施加铝化物涂层后,高温下表面能够生成一层致密且生长缓慢的Al_(2)O_(3)氧化膜,从而隔绝腐蚀介质,以防止合金被快速氧化腐蚀。概述了铝化物涂层的优点,包括制备简单、成本低廉。重点综述了以Ni、Fe、Ti/TiAl为合金基体的铝化物涂层微观结构。涂层的微观结构主要由渗铝工艺、基材成分及后处理工艺等因素决定,渗铝工艺包括渗剂成分、渗铝温度和渗铝时间。在高温下渗铝,Al的活度较低,涂层主要以基体元素向外扩散形成外扩散型涂层为主;在低温下渗铝,Al的活度较高,涂层主要以Al向内扩散形成内扩散型涂层为主。还归纳了不同渗铝涂层在干燥空气和水蒸气环境中的高温氧化行为,阐述了水蒸气对铝化物涂层高温氧化行为的影响,比较了Ni-Al系和Fe-Al系涂层的抗高温氧化性能。同时介绍了Cr-Al、Si-Al和Pt-Al 3种改性铝化物涂层的研究进展,包括制备方法、微观结构及抗高温氧化和腐蚀性能。最后,展望并总结了高温防护涂层的发展趋势。

关键词：镍基合金铁基合金钛合金铝化物涂层抗高温氧化改性

微弧氧化工艺参数对镁合金表面水滑石复合膜层耐蚀性的影响

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表面技术 2021年第8期50卷 327-336页

作者：李岩章晴云卢小鹏张涛王福会东北大学沈阳材料科学国家研究中心沈阳110819

目的通过在微弧氧化膜上原位生长水滑石膜,提高镁合金的耐蚀性。方法首先分别在硅酸盐、磷酸盐和铝酸盐为主的电解液体系中制备镁合金微弧氧化膜。然后采用水热处理技术,通过加入硝酸铝与硝酸锌的混合溶液,制备微弧氧化/水滑石复合膜层... 详细信息

目的通过在微弧氧化膜上原位生长水滑石膜,提高镁合金的耐蚀性。方法首先分别在硅酸盐、磷酸盐和铝酸盐为主的电解液体系中制备镁合金微弧氧化膜。然后采用水热处理技术,通过加入硝酸铝与硝酸锌的混合溶液,制备微弧氧化/水滑石复合膜层。采用扫描电镜、X射线衍射仪、接触角仪和电化学腐蚀试验,分别研究了微弧氧化及复合膜层的显微形貌、物相组成、疏水性和耐蚀性。结果XRD表明,在不同的微弧氧化膜上均可原位生成水滑石膜。铝酸盐体系中制备的水滑石膜厚且致密,硅酸盐和磷酸盐体系中生成的水滑石数量少,不能完全封闭微孔及裂纹。在硅酸盐体系中于400 V和430 V条件下制备的复合膜层,接触角分别为74.3°和130.3°。磷酸盐和铝酸盐中制备的复合膜层的接触角低,无疏水性。硅酸盐中于430 V条件下制备的复合膜层,阻抗模值达到2×10^(7)Ω×cm^(2),耐蚀性提高10倍左右。结论原位生长水滑石膜可以封闭微孔,硅酸盐和铝酸盐体系中制备的复合膜层的耐蚀性提高,磷酸盐体系中制备的复合膜层的耐蚀性下降。微弧氧化的成膜电压对水滑石生长无显著影响。

关键词：镁合金微弧氧化水滑石疏水性耐蚀性

交变压力环境下KH-550改性氧化石墨烯环氧涂层的失效机制

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中国表面工程 2019年第4期32卷 27-35页

作者：孟凡帝刘莉崔宇王福会东北大学沈阳材料科学国家研究中心沈阳110819 中国科学院金属研究所腐蚀与防护实验室沈阳110016

石墨烯因其优异的力学性能及热化学稳定性、较大的比表面积而在防腐涂层应用中备受关注。采用硅烷偶联剂KH550对氧化石墨烯(GO)进行表面改性,研究了改性GO对深海交变压力模拟环境下环氧涂层失效机制的影响。利用TEM和沉降实验观察了GO... 详细信息

石墨烯因其优异的力学性能及热化学稳定性、较大的比表面积而在防腐涂层应用中备受关注。采用硅烷偶联剂KH550对氧化石墨烯(GO)进行表面改性,研究了改性GO对深海交变压力模拟环境下环氧涂层失效机制的影响。利用TEM和沉降实验观察了GO粉末的分散性及其与环氧树脂的相容性;利用重量法、附着力测试和拉伸测试研究了涂层的防护性能;利用OCP和EIS研究了涂层在交变压力下的失效历程。结果表明:KH550改性GO涂层在抗渗透性、强韧性、附着力等方面均有明显提高。添加改性GO减少了涂层的表面缺陷,更加致密的涂层结构有效阻碍了溶液的扩散。改性GO与环氧树脂结合良好的界面可延缓交变压力的破坏作用,从而延长了涂层在交变压力环境下的使役寿命。

关键词：氧化石墨烯硅烷偶联剂有机涂层交变压力失效机制

钛合金表面Ti-Al-Si扩散涂层的制备和显微结构

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中国腐蚀与防护学报 2025年第1期 69-80页

作者：刘国强冯长杰辛丽马天宇常皓潘钰璇朱圣龙中国科学院金属研究所师昌绪先进材料创新中心沈阳航空航天大学材料科学与工程学院东北大学材料科学与工程学院

采用离子镀的方法将Si含量不同的Al-Si合金涂层沉积在钛合金表面，然后在不同温度下进行真空退火处理，得到不同组成结构的扩散Ti-Al-（Si）涂层。结果表明，650℃真空退火，得到的扩散Ti-Al-（Si）涂层是以TiAl3相为主的单层涂层，Si... 详细信息

采用离子镀的方法将Si含量不同的Al-Si合金涂层沉积在钛合金表面，然后在不同温度下进行真空退火处理，得到不同组成结构的扩散Ti-Al-（Si）涂层。结果表明，650℃真空退火，得到的扩散Ti-Al-（Si）涂层是以TiAl3相为主的单层涂层，Si置换固溶于TiAl3形成Ti（Al,Si）3固溶体，当涂层中Si含量超过15%（原子分数），τ2相Ti-Al-Si三元化合物析出，与Ti（Al,Si）3固溶体构成多相单层涂层，上述单层涂层中都存在明显的贯穿裂纹。800和900℃真空退火，得到的扩散Ti-Al-（Si）涂层为多层结构；表层为TiAl3层，Si置换固溶于TiAl3层中，Si含量较高时，Ti-Si二元或（和）Ti-Al-Si三元化合物作为第二相析出，析出相的数量随退火温度升高递增；TiAl3层与钛合金基体之间为TiAl2、TiAl、Ti3Al、Ti5Si3和Ti5Si4中一个或多个构成的中间层。多层结构明显地抑制了扩散Ti-Al-Si涂层中贯穿裂纹的形成。

关键词： Si改性铝化物涂层钛合金真空退火扩散显微结构

混凝土养护期间HRB400钢筋钝化行为研究

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材料研究学报 2019年第9期33卷 659-665页

作者：商百慧马元泰孟美江李瑛中国科学院金属研究所腐蚀与防护研究部沈阳110016 东北大学沈阳材料科学国家研究中心沈阳110819 中国科学技术大学材料科学与工程学院沈阳110016

为了研究HRB400钢筋在模拟养护阶段混凝土孔隙液中表面钝化膜的生长过程,采用3种电化学测试技术(开路电位、电化学阻抗谱、动电位极化曲线)研究钢筋表面钝化膜的性能随着浸泡时间的变化特征,此外通过XPS对稳定钝化膜的成分与结构进行分... 详细信息

为了研究HRB400钢筋在模拟养护阶段混凝土孔隙液中表面钝化膜的生长过程,采用3种电化学测试技术(开路电位、电化学阻抗谱、动电位极化曲线)研究钢筋表面钝化膜的性能随着浸泡时间的变化特征,此外通过XPS对稳定钝化膜的成分与结构进行分析。结果表明,同传统钢筋材料一样,HRB400钢筋在模拟混凝土养护条件的溶液中展现出良好的耐蚀性能,浸泡5 d后便能够生成稳定钝化膜。XPS分析发现钢筋钝化膜为双层结构,内层以二价铁离子化合物为主,外层主要由三价铁离子化合物组成。

关键词：材料失效与保护 HRB400钢筋钝化膜电化学测试浸泡时间