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激光表面织构技术调控材料摩擦学性能的研究进展

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表面技术 2024年第9期53卷 85-101,157页

作者：李文轩段海涛李国政詹胜鹏章武林马利欣贾丹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 湖北隆中实验室湖北襄阳441000

表面织构是提高工程材料摩擦学性能有效的表面改性方法之一。近年来多种表面织构技术已被应用于提高材料表面减摩耐磨性能,而在众多表面织构化技术中,激光表面织构技术由于具有加工速度快、生产效率高、可控性好等优点而被广泛应用。综... 详细信息

表面织构是提高工程材料摩擦学性能有效的表面改性方法之一。近年来多种表面织构技术已被应用于提高材料表面减摩耐磨性能,而在众多表面织构化技术中,激光表面织构技术由于具有加工速度快、生产效率高、可控性好等优点而被广泛应用。综述了激光表面织构的最新进展及应用,讨论了目前激光表面织构技术存在的问题及解决方法,总结了3种不同加工原理下的激光处理方法存在的问题,包括形状参数难控制、精度较差及灵活性较低等,并介绍了液相辅助加工技术在激光表面织构技术中的应用,同时分析了不同工艺参数包括密度、形状及深度等对材料摩擦学性能的影响。综述了激光表面织构技术复合涂层技术的研究现状,其中激光表面织构与非金属或金属涂层复合,包括氧化石墨烯填充PTFE涂层复合激光表面织构、复合热丝化学气相沉积增强激光表面织构、复合电液雾化增强激光表面织构及复合激光熔覆技术增强激光表面织构。总结了激光表面织构技术结合不同润滑技术对材料摩擦学性能的影响。最后展望了激光表面织构在各个领域的未来发展方向。

关键词：激光加工表面织构摩擦性能涂层复合工艺参数

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CCSA和Q235B钢在长江淡水环境中腐蚀行为研究

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中国腐蚀与防护学报 2024年第3期44卷 735-744页

作者：张照易周学杰陈昊吴军陈志飈陈志坚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 中国船级社武汉规范研究所武汉430030

利用形貌分析、腐蚀失重、X射线衍射仪(XRD)、电化学方法开展对CCSA和Q235B两种船用钢板材料在长江淡水环境中不同区域(大气区、水线区、水下区)暴露0.5、1、2、3、4和7 a腐蚀行为的研究。结果表明,两种碳钢在长江淡水环境发生明显腐蚀... 详细信息

利用形貌分析、腐蚀失重、X射线衍射仪(XRD)、电化学方法开展对CCSA和Q235B两种船用钢板材料在长江淡水环境中不同区域(大气区、水线区、水下区)暴露0.5、1、2、3、4和7 a腐蚀行为的研究。结果表明,两种碳钢在长江淡水环境发生明显腐蚀,且腐蚀形貌十分相似,腐蚀发展均遵循幂函数规律;在大气区、水线区和水下区,第7 a CCSA的腐蚀率分别为8、77和40μm·a^(-1),Q235B的腐蚀率分别为9、80和41μm·a^(-1),在水线区腐蚀最为严重。腐蚀产物成分中除泥沙外,主要包含α-FeOOH、γ-FeOOH、Fe_(2)O_(3)和Fe_(3)O_(4)/γ-Fe_(2)O_(3)。综合电化学分析结果,CCSA较Q235B具有更好的耐蚀性,长江淡水环境不同区域对碳钢腐蚀快慢程度由大到小排序为:水线区>水下区>大气区。

关键词： CCSA Q235B 长江淡水环境腐蚀

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

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

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

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

碳钢和高强钢在南海大气环境中的初期腐蚀行为研究

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中国腐蚀与防护学报 2024年第1期44卷 237-245页

作者：王靖羽周学杰王洪伦吴军陈昊郑鹏华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 航天发射场可靠性技术重点实验室海口571126

通过在海南文昌地区大气腐蚀试验站进行的南海大气环境户外腐蚀试验,对比分析碳钢和3种高强钢腐蚀性能的优劣,为开发耐南海大气腐蚀用钢提供数据支撑和理论依据。分别选用Q235B、Q350EWR1、Q355和Q345NQR2等4种钢材作为研究对象,在南海... 详细信息

通过在海南文昌地区大气腐蚀试验站进行的南海大气环境户外腐蚀试验,对比分析碳钢和3种高强钢腐蚀性能的优劣,为开发耐南海大气腐蚀用钢提供数据支撑和理论依据。分别选用Q235B、Q350EWR1、Q355和Q345NQR2等4种钢材作为研究对象,在南海大气环境中进行为期0.5和1 a的户外曝露腐蚀试验,通过试样宏观形貌观察、腐蚀失重分析和电化学分析等手段研究其腐蚀行为机制。4种试样表面均发生严重的均匀腐蚀,综合各项分析结果,4种钢材在南海海洋大气环境中的耐蚀性能排序为:Q355> Q345NQR2> Q235B>Q350EWR1。

关键词：南海海洋大气环境大气腐蚀试验高强钢电化学测试

基于乙烯基POSS改性的厌氧胶的制备及性能研究

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电镀与精饰 2024年第8期46卷 41-50页

作者：王新礼李生吴正江田盼李冬冬冯增辉中国机械总院集团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湖北武汉430030 武汉第二船舶设计研究所湖北武汉430064

针对机械设备维护与修理中厌氧胶连接件的可拆卸性问题,本研究利用乙烯基二甲基硅氧基笼状聚倍半硅氧烷(POSS-V)对厌氧胶连接件的力学性能进行改性。通过红外光谱对固化前后的厌氧胶进行了表征,并结合摩擦磨损试验、扫描电镜分析、流变... 详细信息

针对机械设备维护与修理中厌氧胶连接件的可拆卸性问题,本研究利用乙烯基二甲基硅氧基笼状聚倍半硅氧烷(POSS-V)对厌氧胶连接件的力学性能进行改性。通过红外光谱对固化前后的厌氧胶进行了表征,并结合摩擦磨损试验、扫描电镜分析、流变学测试、扭矩测试以及剪切强度的测试,深入研究了POSS-V对厌氧胶性能的影响机制。研究发现,POSS-V的引入显著提升了厌氧胶的耐热性,并通过交联作用,使破坏扭矩最大可提高64.75%,POSS-V与丙烯酸酯产生交联反应形成了球状颗粒,有效减少了摩擦系数。在提高厌氧胶破坏扭矩的同时,还维持甚至降低了拆卸扭矩值,从而优化了厌氧胶的综合性能。

关键词：乙烯基POSS 厌氧胶摩擦系数黏度扭矩

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