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苛刻环境服役涂层相图、相变与材料研发实践

中国材料进展 2021年第6期40卷 401-416页

作者：常可可娄明徐凯陈雷雷袁媛中国科学院宁波材料技术与工程研究所中国科学院海洋新材料与应用技术重点实验室浙江省海洋材料与防护技术重点实验室浙江宁波315201

面向海洋、航空、核能等重大工程中涂层的表面损伤与防护研究,精确的相图与相变信息是高效研发高性能可靠涂层材料的关键。但是,涂层制备一般是非平衡的成相过程,涂层在苛刻环境中服役处于动态相变过程,因此,基于热力学平衡的传统相图计... 详细信息

面向海洋、航空、核能等重大工程中涂层的表面损伤与防护研究,精确的相图与相变信息是高效研发高性能可靠涂层材料的关键。但是,涂层制备一般是非平衡的成相过程,涂层在苛刻环境中服役处于动态相变过程,因此,基于热力学平衡的传统相图计算CALPHAD(CALculation of PHAse Diagrams)方法不再适用于涂层材料设计。概述了涂层相图、相变研究及其应用于涂层材料设计的研究进展,重点评述了耦合CALPHAD、第一性原理计算和高通量实验方法的关键作用;从材料制备、动态服役和数据库指导材料开发3个方面出发,以典型的纯元素、二元、三元和多元材料体系为实例,介绍了亚稳相图模型、相变模拟与相图数据库在涂层材料研发中的应用;最后,提出了苛刻环境服役涂层相图、相变与材料设计目前面临的问题和挑战。

关键词：相图涂层非平衡相变材料设计

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极端工况下机械表面界面损伤与防护研究进展

中国机械工程 2020年第2期31卷 206-220页

作者：常可可王立平薛群基中国科学院宁波材料技术与工程研究所海洋新材料与应用技术重点实验室

分析了重大工程实施中极端环境的典型特点,简要介绍了机械表面界面科学的国内外研究现状与发展趋势,指出了相关研究的共性科学问题;针对国家重大战略需求和国际研究前沿,提出了极端工况下机械表面界面科学领域的研究发展方向;以重点方... 详细信息

分析了重大工程实施中极端环境的典型特点,简要介绍了机械表面界面科学的国内外研究现状与发展趋势,指出了相关研究的共性科学问题;针对国家重大战略需求和国际研究前沿,提出了极端工况下机械表面界面科学领域的研究发展方向;以重点方向——功能防护涂层研究为例,探讨了涂层材料与技术的发展趋势并评述了相关研究进展。

关键词：极端工况机械表面界面科学损伤与防护涂层材料与技术

负偏压和本底真空度对Al膜表面形貌和耐蚀性能的影响

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中国表面工程 2020年第4期33卷 128-135页

作者：胡方勤曹振亚张青科杨丽景宋振纶中国科学院宁波材料技术与工程研究所中国科学院海洋新材料与应用技术重点实验室浙江省海洋材料与防护技术重点实验室宁波315201 中国科学技术大学纳米科学技术学院合肥230026

采用电弧离子镀技术在烧结钕铁硼表面沉积Al薄膜。利用表面轮廓仪、扫描电镜、激光共聚焦、电化学工作站和盐雾试验箱分析了负偏压和本底真空度对镀层形貌、性能和沉积速率的影响。结果表明,镀层表面的液滴数量和粒径随负偏压和本底真... 详细信息

采用电弧离子镀技术在烧结钕铁硼表面沉积Al薄膜。利用表面轮廓仪、扫描电镜、激光共聚焦、电化学工作站和盐雾试验箱分析了负偏压和本底真空度对镀层形貌、性能和沉积速率的影响。结果表明,镀层表面的液滴数量和粒径随负偏压和本底真空度的增加而减小;沉积速率与负偏压成反比,而与本底真空度成正比。在负偏压为-100 V时沉积速率最大,达到4.85μm/h。随着负偏压和本底真空度的增加,腐蚀电流密度减小,耐盐雾时长增加,负偏压为-200 V时Al/NdFeB样品具有较好的耐蚀性。

关键词： Al薄膜电弧离子镀负偏压本底真空度耐蚀性

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时效温度对镍铝青铜合金的硬质相演变的影响

中国有色金属学报 2016年第4期26卷 766-772页

作者：李振亚杨丽景许赪冒守栋宋振纶中国科学院宁波材料技术与工程研究所中国科学院海洋新材料与应用技术重点实验室浙江省海洋材料与防护技术重点实验室宁波315201

采用自行熔炼牌号为ZQAl10-4-4的镍铝青铜合金(Cu-10%Al-4.7%Ni-3.5%Fe-0.8%Mn),采用SEM、XRD、EDS、DSC、内耗测试、硬度测试、摩擦性能测试等分析手段,研究时效温度对合金中硬质相的演变规律以及合金力学性能的影响。结果表明:在450... 详细信息

采用自行熔炼牌号为ZQAl10-4-4的镍铝青铜合金(Cu-10%Al-4.7%Ni-3.5%Fe-0.8%Mn),采用SEM、XRD、EDS、DSC、内耗测试、硬度测试、摩擦性能测试等分析手段,研究时效温度对合金中硬质相的演变规律以及合金力学性能的影响。结果表明:在450℃以上时效时,合金的硬质马氏体转变为较软的α相基体,并随着时效温度的升高而导致弥散分布的K相聚集长大,使合金的硬度降低、摩擦磨损量增加。合金在420~450℃这一时效温度区间,具有最佳显微硬度(约420 HV)和较好的耐磨性能。

关键词：镍铝青铜时效力学性能耐磨性能

医用可降解Mg-2Y-1Zn-x Zr合金微观组织和耐蚀性能研究

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中国腐蚀与防护学报 2022年第1期42卷 113-119页

作者：王中琪许春香杨丽景田林海黄涛史义轩杨文甫太原理工大学材料科学与工程学院太原030024 中国科学院宁波材料技术与工程研究所中国科学院海洋新材料与应用技术重点实验室浙江省海洋材料与防护技术重点实验室宁波315201

为了提高医用可降解Mg-2Y-1Zn合金耐腐蚀性能,添加了不同含量的Zr(0,0.2%,0.4%和0.6%,质量分数),并通过XRD、OM、SEM、EDS、析氢和电化学实验等方法研究了Zr含量对合金显微组织和腐蚀行为的影响。结果表明:Mg-2Y-1Zn主要由α-Mg与Mg_(3)... 详细信息

为了提高医用可降解Mg-2Y-1Zn合金耐腐蚀性能,添加了不同含量的Zr(0,0.2%,0.4%和0.6%,质量分数),并通过XRD、OM、SEM、EDS、析氢和电化学实验等方法研究了Zr含量对合金显微组织和腐蚀行为的影响。结果表明:Mg-2Y-1Zn主要由α-Mg与Mg_(3)Y_(2)Zn_(3)相组成,适量Zr(≤0.4%)的加入没有改变第二相的类型。Zr可以有效细化合金晶粒,优化组织结构,降低腐蚀电流密度,提升合金耐腐蚀性,并使之趋于均匀腐蚀。但当Zr含量达到0.6%时,多余的Zr会析出形成富Zr区,促进电偶腐蚀的发生,使合金耐蚀性有所下降。析氢结果表明,Mg-2Y-1Zn-0.4Zr合金耐腐蚀性最佳。

关键词： Zr 晶粒细化金相组织电化学腐蚀镁合金

VAlC MAX相涂层的宽温域摩擦学性能研究

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摩擦学学报 2023年

作者：袁锐张玉鹏王振玉汪爱英王铁钢柯培玲天津职业技术师范大学天津市高速切削与精密加工重点实验室中国科学院宁波材料技术与工程研究所浙江省海洋材料与防护技术重点实验室中国科学院宁波材料技术与工程研究所中国科学院海洋新材料与应用技术重点实验室

MAX相涂层是一类兼具陶瓷和金属性能的层状结构材料，具有优异的抗氧化和抗腐蚀性能，同时M位元素丰富，在宽温域摩擦过程中生成具有润滑作用的M基氧化物，受到广泛关注。本文中选择可生成V基Magnéli润滑相的V2AlC体系，采用电弧复合... 详细信息

MAX相涂层是一类兼具陶瓷和金属性能的层状结构材料，具有优异的抗氧化和抗腐蚀性能，同时M位元素丰富，在宽温域摩擦过程中生成具有润滑作用的M基氧化物，受到广泛关注。本文中选择可生成V基Magnéli润滑相的V2AlC体系，采用电弧复合磁控溅射技术结合后续热处理制备高纯V2AlC MAX相涂层，并系统研究该涂层在室温～700 ℃宽温域下的摩擦磨损机理。研究发现，涂层在300和500 ℃时摩擦形式主要以黏着磨损和磨粒磨损为主。当环境温度高于600 ℃时，V的外扩散和氧化导致涂层表面生成层状V2O5润滑相，在600 ℃时形成连续的润滑膜，从而使V2AlC涂层具有最佳的摩擦学性能。同时，保留的V2AlC主相在摩擦过程中起承载作用，降低涂层的磨损率。

关键词： MAX相 V AlC涂层相演变高温摩擦氧化

前过渡族元素X对TiAlXN涂层结构与性能的作用

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材料工程 2022年第7期50卷 69-79页

作者：王露陈雷雷徐凯娄明杜玉洁毛勇常可可云南大学材料与能源学院昆明650091 中国科学院宁波材料技术与工程研究所海洋新材料与应用技术重点实验室浙江宁波315201

TiAlN基涂层具有良好的力学和抗氧化性能,因此,在典型的机械部件,如航空发动机压气机叶片、切削刀具和精密模具等表面防护领域得到广泛应用。然而,随着机械部件性能要求的不断提升,涂层的服役条件愈加苛刻,防护涂层的可靠性和服役寿命... 详细信息

TiAlN基涂层具有良好的力学和抗氧化性能,因此,在典型的机械部件,如航空发动机压气机叶片、切削刀具和精密模具等表面防护领域得到广泛应用。然而,随着机械部件性能要求的不断提升,涂层的服役条件愈加苛刻,防护涂层的可靠性和服役寿命受到更为严峻的挑战。在TiAlN涂层中添加前过渡族元素以提高涂层的综合性能是有效提高涂层防护效果、延长涂层使用寿命的重点研究方向之一,而元素的选取和成分的确定对涂层的结构优化和性能提升至关重要。本工作从TiAlN涂层材料出发,结合相图详细论述前过渡族元素X(X=V,Cr,Y,Zr,Nb,Mo,Hf,Ta,W)的添加对TiAlN涂层结构和性能的影响,进而探讨TiAlXN涂层的成分-结构-性能关系。针对在TiAlN涂层中添加前过渡族元素面临的缺乏相图计算辅助、四元涂层在极端环境下的失效行为、涂层制备设备成本较高等问题,提出结合相场模拟开发TiAlXN体系四元相图、发展TiAlN基高熵涂层以及结合气相沉积技术的优势大力发展涂层制备技术等展望。

关键词： TiAlN涂层前过渡族元素成分-结构-性能关系多元相图

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防腐抗冲蚀复合涂层制备及性能研究

腐蚀科学与防护技术 2019年第4期31卷 424-428页

作者：孙立三王春婷卢光明郑文茹刘栓蒲吉斌王立平中国科学院宁波材料技术与工程研究所中国科学院海洋新材料与应用技术重点实验室浙江省海洋材料与防护技术重点实验室

针对铁路扣件在沿海区域遭受冲蚀和海洋腐蚀难题,本文研制一种新型防腐抗冲蚀复合涂层。采用石墨烯锌防腐底漆和抗冲蚀弹性聚氨酯面漆,通过盐雾实验、电化学测试和涂层硬度测试评价复合涂层的综合防护性能。结果表明,制备的复合涂层抗... 详细信息

针对铁路扣件在沿海区域遭受冲蚀和海洋腐蚀难题,本文研制一种新型防腐抗冲蚀复合涂层。采用石墨烯锌防腐底漆和抗冲蚀弹性聚氨酯面漆,通过盐雾实验、电化学测试和涂层硬度测试评价复合涂层的综合防护性能。结果表明,制备的复合涂层抗冲蚀性能较好,在3.5%(质量分数) NaCl溶液中浸泡28 d后涂层电阻仍达到18.9 MΩ·cm^2,复合涂层耐盐雾性能超过1500 h。

关键词：抗冲蚀海洋腐蚀石墨烯电化学阻抗

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新型多孔碳材料的制备和性能

材料研究学报 2017年第12期31卷 881-886页

作者：焦圆孙丽丽郭鹏汪爱英中国科学院宁波材料技术与工程研究所中国科学院海洋新材料与应用技术重点实验室浙江省海洋材料与防护技术重点实验室宁波315201 中国科学院大学北京100049

以聚对苯二甲酸乙二酯(Polyethylene terephthalate,PET)无纺布和嵌段聚合物Pluronic F127作为模板,以酚醛树脂作为碳前驱体,用双模板法制备了具有大孔和介孔双重复合结构的碳材料。结果表明,PET的分解产生了尺寸为10~15μm的大孔,而F12... 详细信息

以聚对苯二甲酸乙二酯(Polyethylene terephthalate,PET)无纺布和嵌段聚合物Pluronic F127作为模板,以酚醛树脂作为碳前驱体,用双模板法制备了具有大孔和介孔双重复合结构的碳材料。结果表明,PET的分解产生了尺寸为10~15μm的大孔,而F127的分解产生了尺寸为4~6 nm的介孔。调节碳化过程的反应条件,可使多孔碳材料的电阻率由1.63×10~4Ω·m降低至3.13×10^(-3)Ω·m。不使用导电添加剂或黏合剂,用该多孔碳材料作为电极材料的锂离子电池,其容量十分稳定。

关键词：无机非金属材料双模板法多孔碳材料锂离子电池