1 武汉科技大学省部共建耐火材料与冶金国家重点试验室, 武汉 430081
2 浙江自立高温科技股份有限公司, 绍兴 312300
钢渣侵蚀是耐火材料在服役过程中的主要损毁形式之一, 实际侵蚀过程难以直接观察。传统上采用蚀后分析方法来评价耐火材料的抗侵蚀能力和了解侵蚀机理, 但易缺少过程信息, 导致结果存在偏差。因此, 本文在高温可视化系统基础上, 结合数字图像相关法, 选取三种典型钢渣, 开展铝镁质耐火材料的渣蚀行为研究, 并探讨了不同钢渣及热处理温度对材料抗侵蚀能力的影响。结果表明: 碱度越低的熔渣对铝镁质耐火材料的侵蚀越严重; 对铝镁质耐火材料进行1 000 ℃以上的热处理, 可有效提高材料的抗侵蚀能力; 通过数字图像相关法可以获得随时间变化的平均应变曲线和侵蚀应变云图, 其中平均应变曲线可以对比铝镁质耐火材料对不同钢渣的抗侵蚀能力, 侵蚀应变云图可以反映侵蚀的演变过程, 两者为耐火材料渣蚀过程的表征提供了量化指标。
铝镁质耐火材料 渣蚀行为 高温可视化 数字图像相关法 热处理温度 alumina magnesia refractory slag corrosion behavior high temperature visualization digital image correlation method heat treatment temperature
1 1.中国科学院 上海硅酸盐研究所, 高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室, 上海 200050
2 2.中国科学院 上海硅酸盐研究所, 结构陶瓷与复合材料工程研究中心, 上海 200050
3 3.东华大学 分析测试中心, 上海 201600
4 4.中国科学院大学, 北京 100039
以Cu-2.67Ni钎料, 采用钎焊工艺获得了SiC/SiC复合材料-哈氏合金异质接头, 并研究了其在800 ℃的FLiNaK熔盐中的腐蚀行为。利用不同手段表征了接头微观结构和氟熔盐腐蚀行为。结果表明, Ni、Cr、Mo等合金元素以及SiC中的Si元素发生互扩散。Cr元素替代Ni元素, 在焊料-复合材料界面富集并形成不连续碳化物层。高温钎焊加速Ni扩散并侵蚀SiC, 低温钎焊导致焊料熔融不充分。钎焊过程中的元素扩散改变了哈氏合金的组成,导致其耐腐蚀性能恶化。Cr与Si的选择性溶出导致钎焊接头及合金的腐蚀损伤, 这与热力学计算结果一致。
SiC/SiC复合材料 哈氏 N合金 Cu-Ni合金 钎焊接头 腐蚀行为 SiC/SiC composites Hastelloy N alloy Cu-Ni alloy brazing joint corrosion behavior
西南交通大学 材料科学与工程学院, 材料先进技术教育部重点实验室, 成都 610031
锌基可降解生物材料与已被广泛研究的生物可降解材料(镁和铁)相比, 具有更合适的生物降解速率, 因而近年来受到了广泛的研究和关注。然而, 锌在模拟体液中的长期腐蚀降解行为尚不明确。本研究采用电化学腐蚀测试、表面化学成分分析及降解模式演变观察相结合的方法, 系统研究了锌在林格氏液中浸泡56 d的腐蚀演化过程。根据电化学结果显示, 锌的腐蚀速率Pi在浸泡过程中基本保持稳定, 约为0.06~0.10 mm/a; 失重法测定腐蚀速率为0.3 mm/a到0.5 mm/a。浸泡过程中生成的腐蚀产物主要为Zn5(CO3)2(OH)6和CaCO3, 为较致密的细条花棒状和块状产物层, 且随着浸泡时间延长逐渐累积。去除腐蚀产物后发现, 样品表面出现较严重的局部腐蚀, 且腐蚀沟槽的尺寸随浸泡时间的延长而增大, 浸泡42 d腐蚀沟槽宽约为10 μm。本研究为锌基可降解生物材料后期表面改性及潜在生物医学应用提供了数据积累和研究基础。
可降解锌 长期腐蚀行为 电化学测试 表面化学 biodegradable zinc long-term corrosion behavior electrochemical test surface chemistry
江苏省食品先进制造装备技术重点实验室, 江苏 无锡 214122
为提高42CrMo合金的耐腐蚀性能,采用激光熔覆工艺在不同的激光功率下于其表面制备Stellite-6涂层,然后采用浸泡实验、电化学方法研究Stellite-6涂层在3.5%NaCl溶液中的平均腐蚀速率与电化学特性,结合扫描电子显微镜对浸泡后试样的微观形貌进行分析。结果表明:不同激光功率下熔覆的Stellite-6涂层的平均腐蚀速率均远低于42CrMo基体材料的平均腐蚀速率,且涂层在NaCl溶液中的腐蚀行为以点蚀为主;激光功率对熔覆层质量有较大影响,当激光功率为2500 W时,开路电位为-0.15 V,自腐蚀电流为3.294×10 -3 A/cm 2,阻抗为6742.5 Ω·cm 2,此时熔池的形核率以及晶粒生长速率较大,晶粒细化,熔池区域的组织主要为细小的等轴晶,组织致密均匀,Stellite-6涂层的耐腐蚀性能最佳。腐蚀表面产生的Cr3C2钝化膜层使阳极活性受到抑制,钝化膜的保护作用明显,从而提高了涂层的耐腐蚀性能。
激光技术 激光熔覆 Stellite-6涂层 电化学特性 腐蚀行为 抗腐蚀性 激光与光电子学进展
2019, 56(24): 241403
1 西南石油大学材料科学与工程学院, 四川 成都 610500
2 北京大学工学院, 北京 100871
在Q235碳钢上采用脉冲激光器制备出了铁基熔覆层,探究了不同热处理温度(600,750,900 ℃)对熔覆层的影响,对熔覆层的微观形貌、相组成和力学性能进行了表征,并探究了不同热处理温度下的熔覆层腐蚀行为。结果表明,熔覆层由结晶组织和非晶组织组成,结晶相随热处理温度的升高而增多;热处理会提高熔覆层近表面的硬度,其中经过900 ℃×2 h热处理的熔覆层近表面平均硬度最高,约为1100 HV0.1;熔覆层的耐腐蚀性能随着热处理温度的上升而提高,其中900 ℃×2 h热处理后的铁基熔覆层具有最高的自腐蚀电位(-0.52500 V)和最低的自腐蚀电流密度(2.2810×10
-6 A/cm
2),耐腐蚀性能最好。
激光技术 激光熔覆 铁基涂层 热处理 硬度 腐蚀行为 激光与光电子学进展
2019, 56(12): 121401
Author Affiliations
Abstract
1 Academy of Opto-Electronics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100094, China
2 Beijing Excimer Laser Technology and Engineering Center, Beijing 100094, China
The corrosion behaviors of the ArF excimer laser copper alloy electrodes were studied. The morphology, composition and impurities were characterized by optical microscope, scanning electron microscopy, electron microprobe and glow discharge mass spectrometer methods. The anode produces the reef, the corrosion pits, the hole layer and the $1{-}10~\unicode[STIX]{x03BC}\text{m}$ level flake impurity. The cathode produces the particles, the sputtering pits, the element reduce layer and the $1~\unicode[STIX]{x03BC}\text{m}$ level particle impurity. Besides the Cu element, other elements in the alloy participate in the corrosion: Al element in the reef is over 1.5 times of the anode, Zn element in the particles is 1.3 times of the cathode, many trace elements congregate on the copper surface several and even hundreds of times. These elements are responsible to a great degree for the impurities and the rapid energy decline of the long-time idled laser.
ArF excimer laser corrosion behavior electrode impurity trace element High Power Laser Science and Engineering
2018, 6(1): 010000e9
1 西南石油大学材料科学与工程学院, 四川 成都 610500
2 北京大学工学院材料科学与工程系, 北京 100871
采用脉冲激光器在Q235钢基体表面制备了哈氏合金涂层和铁基非晶复合涂层, 并利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、维氏硬度仪和电化学工作站等对涂层的显微组织、相组成、硬度及耐腐蚀性能进行表征。结果表明, 两种涂层均与基体形成了冶金化结合界面, 并且无明显的裂纹和孔洞。铁基非晶复合涂层兼具结晶组织和非晶组织, 而哈氏合金涂层则主要由共晶相和初晶相构成。研究发现, 两种涂层耐腐蚀性能相当, 但铁基非晶复合涂层具有更高的硬度。
薄膜 激光熔覆技术 哈氏合金 铁基非晶复合涂层 硬度 腐蚀行为 激光与光电子学进展
2016, 53(12): 123102
昆明理工大学 材料科学与工程学院, 云南 昆明 650093
为提高不锈钢的硬度和耐蚀性能, 利用6 kW横流CO2激光器在1Cr18Ni9Ti表面进行了单道和多道Ni25WC35合金粉末熔覆。X射线能量色散分析(EDAX)和X射线衍射(XRD)分析表明, 熔覆层主要由(Fe, Ni)固溶体和WC原位自生成的W2C组成, 同时含有CrNiFeC, Cu3.8Ni化合物和FeW3C, Ni2Si, Fe3Ni3B等硬质相。光学显微形貌观察显示熔覆层组织均匀、致密, 与基体结合良好。显微硬度测试得出熔覆层硬度为基体的2倍, 最高出现在双道试样第二道熔覆层CZ区中部, 其值达到650 HV。熔覆层在5.0%NaCl饱和溶液中的最高自腐蚀电位为-488.70 mV, 较基体上升了630.9 mV; 最低腐蚀电流密度为0.55 μA·cm-2, 较基体降低了75.11%。综合比较显示单道试样耐腐蚀性能最好。
激光熔覆 多道涂层 不锈钢 显微硬度 腐蚀性能 laser cladding multi-pass lap coating stainless steel microhardness corrosion behavior
1 南通工学院机械工程系,南通226007
2 南京航空航天大学机电学院,南京210016
3 江苏大学机械工程学院,镇江210013
在45#钢表面,以等离子喷涂技术制备了WC/Co-NiCrAl涂层(TC-1)。采用激光直接重熔等离子喷涂陶瓷涂 层技术制备了激光重熔WC/Co-NiCrAl/laser-remelting陶瓷涂层(FC-2);以纳米SiC粉末为填料,对等离子喷涂层进行 了填料下的激光重熔,制备了纳米SiC改性的WC/Co-NiCrAl/nano-SiC复合陶瓷涂层(FC-3)。采用X射线衍射、扫描电 镜对三种涂层微观组织进行了分析,同时对陶瓷涂层的耐腐蚀性能进行了研究。结果表明,TC-1涂层由WC,W2C, W6C2.54,W,Co,CoO组成;TC-2重熔层由WC,W2C,CoO及W组成;纳米改性后的重熔层TC-3由SiC,Si2W,WC,W及 CoO组成。在激光作用下,原等离子喷涂层WC/Co的片层状组织得以消除。与TC-1涂层相比,TC-2及TC-3陶瓷涂层 致密化程度明显提高,涂层耐腐蚀性能也得到了明显的改善。
纳米SiC颗粒 等离子喷涂 激光重熔 陶瓷涂层 微观组织 腐蚀 nano-SiC particles plasma-spraying laser remelting ceramic coating microstructure corrosion behavior
