1 宁波大学机械工程与力学学院, 浙江 宁波 315211
2 中国科学院宁波材料技术与工程研究所, 浙江 宁波 315201
3 浙江省航空发动机极端制造技术研究重点实验室, 浙江 宁波 315201
镁合金具有密度小、比强度和比刚度高、机械加工性能好、生物相容性良好等优异性能, 成为潜在新一代可生物降解骨板材料, 但其耐腐蚀性能差, 限制其发展。使用激光冲击强化技术(LSP), 研究其对镁合金表面耐腐蚀性能的影响。采用激光功率密度为1.35 GW/cm2、2.99 GW/cm2和3.92 GW/cm2 进行冲击强化试验, 在3.5%(质量分数)NaCl溶液中, 通过电化学测量技术动电位扫描得到极化曲线, 并通过微观结构探究激光冲击强化对AZ31B镁合金耐腐蚀性能的影响机理。试验结果显示, 随着激光功率密度的提升, 样品的表面硬度也随之提高, 2.99 GW/cm2样品的表面硬度为81.2 HV, 相比原始样品提高了35.8%。XRD图谱显示, 与原始样品相比, 激光冲击处理后的样品衍射峰向高角度方向偏移, 衍射峰强度均降低, 半峰宽增加。2.99 GW/cm2样品的耐腐蚀性能最好, 腐蚀电位为-0.602 41 V, 腐蚀电流密度为1.021 5×10-4 A/cm2, 相比原始样品腐蚀电位提升了50.47%, 腐蚀电流密度降低了42.90%。
激光冲击强化 耐腐蚀性能 影响机理 镁合金 极化曲线 laser shock peening corrosion resistance influence mechanism magnesium alloy polarization curve
江苏科技大学建筑与土木工程系, 镇江 212000
通过自制设备对珊瑚混凝土构件进行弯曲应力加载试验, 研究弯曲应力对珊瑚混凝土中不同保护层厚度下不同种类钢筋锈蚀的影响程度。通过ABAQUS有限元分析软件模拟钢筋珊瑚混凝土构件模型在弯曲应力作用下的应力大小和受力状态, 并采用极化曲线、电化学阻抗谱分析对比分析不同种类钢筋在弯曲应力作用下的锈蚀情况。结果表明: 自制设备可以较好地模拟弯曲应力和海洋环境耦合作用下的钢筋锈蚀情况; 钢筋的耐腐蚀性能会随着弯曲应力的增大而降低; 在一定保护层厚度范围(0～30 mm), 增大弯曲应力对钢筋锈蚀的影响显著, 但当保护层增大到一定程度(50 mm)时, 增大弯曲应力对钢筋锈蚀的影响逐渐变小; 弯曲应力对钢筋的影响程度由强到弱依次为HPB400钢筋、镀锌钢筋、304不锈钢钢筋。
弯曲应力 珊瑚混凝土 保护层厚度 钢筋种类 极化曲线 电化学阻抗谱 bending stress coral concrete protective thickness reinforcement type polarization curve electrochemical impedance spectra (EIS)
1
2 南京先进激光技术研究院, 江苏 南京 210038
为研究激光清洗对钢铁耐蚀性的影响,采用电化学方法研究激光清洗的AH32钢在3.5%(质量分数)NaCl溶液中的电化学腐蚀行为,并对试样的极化曲线、电化学阻抗谱和表面形貌进行测试与分析。结果表明:激光清洗改善了AH32钢的耐蚀性;在材料的损伤阈值内,随着激光能量密度和光斑搭接率增大,AH32钢的自腐蚀电位正向移动,腐蚀电流密度降低,阻抗弧变大,耐蚀性增加;当激光能量密度为20 J/cm 2、光斑搭接率为50%时,AH32钢的耐蚀性最佳。该结果可为研究纳秒脉冲激光清洗后材料的表面性能提供参考依据。
激光光学 激光清洗 AH32钢 极化曲线 电化学阻抗谱 表面形貌 激光与光电子学进展
2019, 56(21): 211403
1 江苏大学机械工程学院, 江苏 镇江 212013
2 江苏科技大学机械工程学院, 江苏 镇江 212003
为研究激光喷丸强化对医用Ti6Al4V合金表面耐生物腐蚀性能的影响, 对Ti6Al4V合金试样表面进行激光喷丸强化处理; 然后选用动电位极化曲线测试法研究了激光喷丸前后试样的电化学腐蚀性能, 采用扫描电子显微镜观察腐蚀试样的表面形貌并进行能谱分析。结果表明, 在测试参数范围内, 激光喷丸强化试样的自腐蚀电位正移, 腐蚀倾向降低; 钝化电流密度降低, 钝化区电位范围增大, 钝化性能更稳定; 击穿电位正移, 点蚀敏感性降低; 自腐蚀电流密度减小, 腐蚀速率降低。与未处理试样相比, 自腐蚀电位最大正移了0.209 V, 钝化电流密度最大降低了2个数量级, 钝化区电位范围最大增幅为86.90%, 击穿电位最大增幅为88.31%, 自腐蚀电流密度最大降低了81.75%。激光喷丸强化处理可有效改善医用Ti6Al4V合金表面的耐生物腐蚀性能。
激光技术 Ti6Al4V合金 激光喷丸强化 电化学腐蚀 极化曲线
长春理工大学机电工程学院, 吉林 长春 130022
为了研究不同焊接速度下的焊缝中心及铝合金母材在海水环境中的耐蚀性, 利用YAG激光-MIG电弧复合焊接设备对10 mm厚的5083铝合金进行了焊接实验; 采用体显微镜、金相显微镜及电化学工作站等设备研究了不同焊接速度下5083铝合金焊缝中心及母材的微观组织、动电位极化曲线、自腐蚀电流密度及腐蚀形貌。结果表明, 随着焊接速度的逐渐减小, 晶粒细化能力增强; 等温线清晰度增加、条数增多、宽度减小, 元素烧损量逐渐降低, 微气孔率呈先减小后增加的趋势。焊接速度v＝0.8 m/min及1.0 m/min时, 无钝化区的存在, 抗点蚀能力较弱; 焊接速度为v＝0.9、1.1 m/min及1.2 m/min时, 出现钝化区, 抗点蚀能力较强; 随焊接速度的增加, 耐蚀性呈先降低后增加的趋势。焊缝区整体的耐蚀性低于母材, 随焊接速度的增加, 腐蚀形貌由均匀腐蚀向局部腐蚀转变且腐蚀坑逐渐增大, 母材局部腐蚀最严重, 较易失效。
5083铝合金 激光-电弧复合焊接 动电位极化曲线 组织 耐蚀性 5083 aluminum alloy laser-arc hybrid welding potentiodynamic polarization curve Microstructure corrosion resistance
1 江苏理工学院 机械工程学院, 常州 213001
2 江苏大学 机械工程学院, 镇江 212013
3 东南大学 机械工程学院, 南京 211189
为了研究激光冲击对镁合金表面抗腐蚀性能的影响, 利用钕玻璃脉冲激光对AZ31镁合金表面进行不同次数的激光冲击处理, 用透射电子显微镜观察镁合金表层的微观组织, 并采用电化学测量技术在氯化钠溶液(质量分数为0.035)中测试其极化曲线和电化学交流阻抗谱的影响。结果表明, 激光冲击波导致镁合金表面层产生超高应变速率的塑性变形; 晶粒内部存在与孪晶相互交叉、相互缠结的高密度位错而导致晶粒细化; 极化曲线和交流阻抗谱表明1次激光冲击后AZ31的自腐蚀电位提高约267mV;腐蚀电流稍有增大, 反应电阻增大, 抗腐蚀性明显提高; 随着冲击次数的增多, 腐蚀抗力未明显提高。其相应的交流阻抗谱也得出与极化曲线相同的结论。该研究对于激光冲击处理镁合金提高耐腐蚀性具有一定的参考价值。
激光技术 激光冲击 镁合金 微观组织 极化曲线 电化学阻抗 laser technique laser shocking magnesium alloy microstructure polarization curve electrochemical impedance
1 河南科技大学材料科学与工程学院, 河南 洛阳 471003
2 河南省有色金属材料科学与加工技术重点实验室, 河南 洛阳 471003
采用电化学测量技术和透射电镜，研究了激光冲击强化(LSP)后的AZ91镁合金在质量分数为3.5%的NaCl溶液中的耐蚀性能。结果表明：经过激光冲击后，AZ91镁合金内产生大量位错，大量的位错发展为位错缠结。在3.5%NaCl溶液中，激光冲击后的镁合金阻抗值显著增加，腐蚀电流密度显著降低。随着激光冲击次数的增加，AZ91镁合金的自腐蚀电位正移，腐蚀电流密度降低，耐腐蚀性能提高。
激光技术 AZ91镁合金 电化学腐蚀 激光冲击强化 极化曲线
1 江苏技术师范学院材料工程学院， 江苏 常州 213001
2 江苏大学光子制造科学与技术重点实验室， 江苏 镇江 212013
为了研究激光喷丸强化对镁合金耐蚀性能的影响，采用钕玻璃激光对AM50镁合金表面进行喷丸强化实验。结果表明，当激光功率密度约3 GW/cm2时，表层材料发生塑性变形，致密度、硬度提高并产生较大的残余压应力，表面残余压应力高达146 MPa。电化学极化曲线测试结果显示，激光喷丸表面的自腐蚀电位和点蚀电位较未处理试样分别提高了64 mV和92 mV，腐蚀电流密度降低了88.6%。在盐雾环境下连续喷雾20 h后，未处理试样表面较激光喷丸试样表面出现了更多更大的点蚀坑，激光喷丸后镁合金表面的腐蚀面积减小了84.7%。激光喷丸强化使镁合金表面的耐蚀性能得到了显著提高。
激光技术 激光喷丸 AM50镁合金 耐蚀性能 极化曲线 盐雾试验 中国激光
2011, 38(12): 1203001
