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K452合金表面CVD渗铝涂层制备温度对其750℃硫酸盐热腐蚀行为的影响

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中国腐蚀与防护学报 2024年第3期44卷 612-622页

作者：徐佳新耿树江王金龙王福会孙清云吴勇夏思瑶东北大学、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 中国机械总院集团武汉材料保护研究所有限公司武汉430030

采用化学气相沉积(CVD)技术在K452合金表面沉积渗铝涂层,沉积温度分别为850、950和1050℃。研究了沉积温度对CVD渗铝涂层在750℃空气中表面沉积Na_(2)SO_(4)及Na_(2)SO_(4)+NaCl环境下热腐蚀行为的影响。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射... 详细信息

采用化学气相沉积(CVD)技术在K452合金表面沉积渗铝涂层,沉积温度分别为850、950和1050℃。研究了沉积温度对CVD渗铝涂层在750℃空气中表面沉积Na_(2)SO_(4)及Na_(2)SO_(4)+NaCl环境下热腐蚀行为的影响。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)对腐蚀前和后的试样进行截面形貌观察和物相结构分析。结果表明,在750℃下表面沉积Na_(2)SO_(4)及Na_(2)SO_(4)+NaCl热腐蚀50 h后,3种涂层试样均表现出了较K452合金更好的抗热腐蚀性能,且涂层的抗热腐蚀性能随着涂层沉积温度的增加而增强。

关键词： CVD渗铝涂层沉积温度 Na_(2)SO_(4)腐蚀 Na_(2)SO_(4)+NaCl腐蚀

Inconel 718及其渗铝涂层在Na_(2)SO_(4)+5%NaCl混合盐膜下的热腐蚀行为

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中国腐蚀与防护学报 2024年第3期44卷 623-634页

作者：胡琪耿树江王金龙王福会孙清云吴勇夏思瑶东北大学、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 中国机械总院集团武汉材料保护研究所有限公司武汉430030

采用化学气相沉积(CVD)工艺在镍基高温合金Inconel 718上制备了铝化物涂层,研究了Inconel 718合金及其渗铝涂层在750,850和950℃空气中Na_(2)SO_(4)+5%(质量分数)NaCl混合盐膜下的热腐蚀行为。结果表明:基体表现出较差的抗腐蚀性能,且... 详细信息

采用化学气相沉积(CVD)工艺在镍基高温合金Inconel 718上制备了铝化物涂层,研究了Inconel 718合金及其渗铝涂层在750,850和950℃空气中Na_(2)SO_(4)+5%(质量分数)NaCl混合盐膜下的热腐蚀行为。结果表明:基体表现出较差的抗腐蚀性能,且温度越高腐蚀越严重;腐蚀初期表面腐蚀产物主要由Cr_(2)O_(3)和Fe_(2)O_(3)组成,而随着腐蚀时间增加,尖晶石为主要腐蚀产物。此外,基体合金在850和950℃时的腐蚀膜疏松多孔,观察到开裂和剥落,抗腐蚀能力差;而渗铝涂层表现良好,腐蚀期间表面会形成Al_(2)O_(3)膜,极大提高了基体合金的抗腐蚀性能。虽然当腐蚀温度升高或腐蚀时间增加时,涂层会发生明显退化,且会导致腐蚀膜出现裂纹、孔洞等缺陷,其与涂层结合不紧密,但仍能在很大程度上有效保护基体。

关键词： Inconel 718 CVD渗铝涂层 Na_(2)SO_(4)+5%NaCl 热腐蚀

风力发电机叶片覆冰机理及防除冰技术研究进展

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表面技术 2024年第12期53卷 50-65页

作者：郭时毅安江峰吴军郑鹏华中国机械总院集团武汉材料保护研究所有限公司武汉430030 湖北武汉大气淡水环境材料腐蚀国家野外科学观测研究站武汉430030 新疆尉犁大气环境材料腐蚀国家野外科学观测研究站新疆尉犁841500

在“双碳”政策下,绿色能源在能源体系中的占比越来越大。风力发电以其原料来源广、污染少、发电量大等优点成为国家重点发展的方向之一。随着风力发电的快速发展,风力发电机覆冰问题愈发凸显。为了解决这一问题,研究人员基于生物仿生... 详细信息

在“双碳”政策下,绿色能源在能源体系中的占比越来越大。风力发电以其原料来源广、污染少、发电量大等优点成为国家重点发展的方向之一。随着风力发电的快速发展,风力发电机覆冰问题愈发凸显。为了解决这一问题,研究人员基于生物仿生学开发了具有优异防除冰性能的超疏水涂层,并广泛应用。目前,防止风机结冰最常用和最直接的方法是主动加热技术。综述了风力发电机覆冰的基本理论,介绍了覆冰产生的原因及危害,将覆冰抽象为过冷水滴在下降过程中撞击风力发电机叶片并黏附在叶片上,与叶片表面发生复杂热交换后凝结成冰的模型。概述了目前国内外常用的风力发电机防除冰方法,分析了不同被动和主动防除冰技术的优缺点。通过研究工程应用案例发现,单一的被动或主动防除冰技术存在防除冰能力有限、能耗高、效率低等问题,将不同的防除冰技术组合使用、互相补充,更能满足多样化实践需求,成为目前研究的热点和重点。在优化当前防除冰技术的基础上,采用组合防除冰技术具有良好的发展前景。

关键词：风力发电机叶片覆冰机理防除冰组合策略

碳钢腐蚀大数据采集传感器在城市大气环境中适应性标定

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中国表面工程 2024年第2期37卷 1-15页

作者：张帆徐迪杨小佳王一品陈昊彭非凡安江峰程学群李晓刚中国机械总院集团武汉材料保护研究所有限公司武汉430030 武汉大气淡水环境材料腐蚀国家野外观测科学研究站武汉430030 新疆尉犁大气环境材料腐蚀国家野外观测科学研究站尉犁841500 北京科技大学新材料技术研究院北京100083 北京科技大学北京材料基因组工程先进创新中心北京100083

传统的腐蚀监测方法和腐蚀评估方法已经无法满足对数据量以及数据连续性的需要。大气腐蚀在线监测技术由于具有数据量大、数据连续及实时性等特点,已被广泛应用。然而,所得数据的准确性和适用性还须通过试验来做进一步验证。采用户外挂... 详细信息

传统的腐蚀监测方法和腐蚀评估方法已经无法满足对数据量以及数据连续性的需要。大气腐蚀在线监测技术由于具有数据量大、数据连续及实时性等特点,已被广泛应用。然而,所得数据的准确性和适用性还须通过试验来做进一步验证。采用户外挂片以及电阻传感器和电偶传感器监测Q235碳钢在城市大气环境下的腐蚀速率,建立响应面模型,并采用温湿度耦合试验和干湿交替模拟试验进行验证。温湿度耦合试验和干湿交替模拟试验与户外挂片及响应面模型的腐蚀速率变化趋势一致,而温湿度耦合试验得到的腐蚀速率更接近于挂片得到的腐蚀速率。其中,电偶传感器得到的腐蚀速率值更接近于挂片的腐蚀速率值,说明城市大气环境下更适合使用电偶传感器。室内模拟试验中,温度升高会加速薄液膜下阴阳极的电极过程和化学反应,延长反应时间,表面腐蚀产物逐渐致密且均匀,一定程度上可以提高锈层的耐蚀性能。通过碳钢腐蚀传感器在城市大气环境中的适应性标定,可以深入探究大气环境中金属材料的腐蚀机理和过程,并准确评估腐蚀传感器在大气环境中的腐蚀行为,为研究者提供定量描述和分析腐蚀行为的基础数据。

关键词：电阻传感器电偶传感器响应面模型温湿度耦合试验干湿交替模拟试验

K444合金表面CVD渗铝涂层耐高温95wt.%NaSO+5wt.%NaCl腐蚀行为研究

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中国腐蚀与防护学报 2024年

作者：王粤耿树江王金龙王福会孙清云吴勇夏思瑶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中国机械总院集团武汉材料保护研究所有限公司

采用化学气相沉积(CVD)技术在镍基高温合金K444表面制备了渗铝涂层。研究了K444合金及其CVD渗铝涂层表面沉积95%Na2SO4+5%NaCl混合盐在850和950℃空气中的高温腐蚀行为。结果表明，K444合金腐蚀10 h后，表现出较差的耐腐蚀性。其表面生... 详细信息

采用化学气相沉积(CVD)技术在镍基高温合金K444表面制备了渗铝涂层。研究了K444合金及其CVD渗铝涂层表面沉积95%Na2SO4+5%NaCl混合盐在850和950℃空气中的高温腐蚀行为。结果表明，K444合金腐蚀10 h后，表现出较差的耐腐蚀性。其表面生成疏松的混合氧化物层，外层主要为Cr2O3和TiO2，内层为Al2O3。随着温度升高腐蚀加剧，腐蚀层发生剥落。而CVD渗铝涂层表面生成保护性Al2O3膜，有效提高了抗腐蚀性能。

关键词：镍基高温合金热腐蚀 CVD渗铝涂层

TC4钛合金表面超音速火焰喷涂防护涂层及其摩擦学性能研究

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表面技术 2024年第5期53卷 69-77页

作者：刘畅张春晖杜鹏程许建亮高名传陈同舟武汉材料保护研究所有限公司武汉430030 特种表面保护材料及应用技术国家重点实验室武汉430030 武汉船用机械有限责任公司武汉430080 凌云科技集团有限责任公司武汉430030

目的改善钛合金零部件之间因相对滑动造成的磨损,提升钛合金零部件的使用寿命。方法采用超音速火焰喷涂(HVOF)方法在TC4钛合金表面上制备Cr_(3)C_(2)-NiCr、Ni50和NiCr涂层。采用扫描电子显微镜(SEM)、显微硬度计等分析涂层的显微结构... 详细信息

目的改善钛合金零部件之间因相对滑动造成的磨损,提升钛合金零部件的使用寿命。方法采用超音速火焰喷涂(HVOF)方法在TC4钛合金表面上制备Cr_(3)C_(2)-NiCr、Ni50和NiCr涂层。采用扫描电子显微镜(SEM)、显微硬度计等分析涂层的显微结构及力学性能,采用多功能摩擦磨损试验机及白光共焦三维形貌仪测试和分析不同涂层与TC4钛合金在干摩擦条件下的摩擦学性能。结果Ni50和NiCr涂层的硬度分别为680HV0.3和438HV0.3,低于Cr_(3)C_(2)-NiCr涂层硬度1120HV0.3。在高载荷作用下,由于Ni50和NiCr涂层的硬度较低,导致其颗粒界面出现裂纹,断裂韧性测试表现低于Cr_(3)C_(2)-NiCr涂层。3种涂层的摩擦系数及波动均大于TC4钛合金基材。Cr_(3)C_(2)-NiCr涂层对TC4的切削和NiCr涂层对TC4的黏着导致了TC4对磨副的严重磨损。中等硬度的Ni50涂层对TC4的切削和黏着作用分别弱于Cr_(3)C_(2)-NiCr和NiCr涂层,TC4对磨副的磨损损失最低。结论采用超音速火焰喷涂技术制备Ni50涂层可以降低TC4钛合金基体和摩擦副的黏着磨损损失,本研究为钛合金表面耐磨涂层的设计和提高钛合金零部件间的摩擦性能提供了一种可行的方案。

关键词： HVOF TC4钛合金 Cr_(3)C_(2)-NiCr涂层 Ni50涂层断裂韧性摩擦学性能

功能涂层在多场多尺度仿真下的设计理论及研究进展

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涂料工业 2024年第4期54卷 82-88页

作者：宋金明陈文锐秦卫华段金弟陶加法汪洋武汉材料保护研究所有限公司特种表面保护材料及应用技术国家重点实验室武汉430030 中国机械科学研究总院集团有限公司北京100080 中车长江车辆有限公司武汉430212

功能涂层设计需要考虑从纳米级到米级的多场多尺度效应,这对于功能涂层的设计理论和仿真计算仍是一项巨大挑战。梳理当前功能涂层的多尺度仿真方面存在一些问题,如多场耦合理论有待加强、多尺度数值方法计算效率有待提高、大尺度湍流数... 详细信息

功能涂层设计需要考虑从纳米级到米级的多场多尺度效应,这对于功能涂层的设计理论和仿真计算仍是一项巨大挑战。梳理当前功能涂层的多尺度仿真方面存在一些问题,如多场耦合理论有待加强、多尺度数值方法计算效率有待提高、大尺度湍流数值仿真仍存在较大模型误差等。综述了功能涂层设计理论与仿真的现状与趋势,重点讨论了多场多尺度设计理论、动力学设计理论、数据驱动仿真方法以及强度与寿命评价方法等方面的最新进展。在此基础上,提出功能涂层设计理论与仿真的未来重点发展方向。指出面向工业应用的多场多尺度设计技术、动载荷性能设计、数据驱动仿真和搭建仿真软件平台是功能涂层仿真设计所面临的技术难点,并给出面向关键技术难点的研究建议,为后续多场多尺度仿真在功能涂层设计领域中的应用提供参考。

关键词：功能涂层多场多尺度设计理论动力学设计数据驱动仿真强度与寿命

制备工艺参数对氟碳树脂/铝粉涂层红外发射率的影响

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材料保护 2024年第6期57卷 121-130,138页

作者：马创王振王新宇冯增辉王新礼刘兰轩中国机械总院集团武汉材料保护研究所有限公司湖北武汉430030 中国舰船研究设计中心湖北武汉430000

为获得发射率较低的涂层,多集中在树脂与填料组分的筛选上,而涂层制备过程中的工艺参数对其发射率的影响研究较少,且未对各制备工艺间的相互影响作用进行分析。为此,选择铝粉作为金属填料,氟碳树脂作为黏合剂制备了低红外发射率涂层,先... 详细信息

为获得发射率较低的涂层,多集中在树脂与填料组分的筛选上,而涂层制备过程中的工艺参数对其发射率的影响研究较少,且未对各制备工艺间的相互影响作用进行分析。为此,选择铝粉作为金属填料,氟碳树脂作为黏合剂制备了低红外发射率涂层,先进行单因素试验,调控涂料的黏度(通过改变涂料中稀释剂添加量实现)、涂层的湿膜厚度以及固化温度,分析了3种工艺参数共同作用下对涂层中铝粉排布以及涂层红外发射率的影响。通过响应曲面法进一步分析了各工艺参数相互间的影响,并得到最优工艺参数组合,为涂层的实际制备过程做出指导。结果表明:3种工艺参数对涂层发射率的影响程度依次为涂料黏度>固化温度>湿膜厚度,在稀释剂添加量为78 g,膜层厚度为60μm,固化温度为73℃时,涂层在3~5μm波段的红外发射率为0.141,8~12μm波段的红外发射率为0.177。

关键词：氟碳树脂/铝粉涂层低发射率制备工艺黏度膜厚固化温度响应曲面法

化学气相沉积生长TaC涂层的高通量热力学分析

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材料保护 2024年第4期57卷 11-19,38页

作者：孙清云陈辉李士栋张翅腾飞湖北隆中实验室湖北襄阳441000 中国机械总院集团武汉材料保护研究所有限公司湖北武汉430030

为指导半导体高温炉构件用高纯TaC涂层的生长调控,采用Thermo-calc软件开展TaC涂层生长过程的高通量热力学模拟计算,研究了沉积温度、压强和前驱体组分比对原料利用效率和TaC涂层纯度等指标的影响。模拟结果表明,在“TaCl_(5)+C_(3)H_(6... 详细信息

为指导半导体高温炉构件用高纯TaC涂层的生长调控,采用Thermo-calc软件开展TaC涂层生长过程的高通量热力学模拟计算,研究了沉积温度、压强和前驱体组分比对原料利用效率和TaC涂层纯度等指标的影响。模拟结果表明,在“TaCl_(5)+C_(3)H_(6)+H_(2)”体系中,X(Ta)∶X(C)(摩尔分数比)决定了产物的物相组成,X(H)∶X(C)决定了高纯TaC涂层的形成窗口。当X(Ta)∶X(C)99%)和高原料利用率(>99%)的TaC涂层。

关键词：热力学化学过程 TaC 沉积物涂层