可用于生锈基材的自修复防腐涂料

摘要：目的制备具有自修复功能、可用于海洋环境中腐蚀金属部件的涂料。方法采用原位聚合法制备了以桐油为囊芯、脲醛树脂为囊壁的微胶囊，并将其添加于带锈防锈涂料中，然后将涂料涂覆在生锈的马口铁上。利用扫描电镜、能量色散谱仪、傅里叶变换红外光谱、扫描开尔文探针、热重分析和电化学阻抗谱等测试手段，对微胶囊和涂层的形貌、自修复性能和防腐性能进行表征。结果桐油被脲醛树脂包裹，制备出的微胶囊形貌良好，微胶囊的平均粒径为(47.37±9.41) μm，微胶囊对桐油的包覆效果良好，囊芯（桐油）的质量分数高达81.57%。含有20%（质量分数）微胶囊的涂层具有良好的自修复性能和耐腐蚀性，被划伤的涂层能够在24 h 内完全自修复，通过对涂层的扫描电子观测和扫描开尔文探针可确认划痕区域是涂层自修复实现的，并且涂层能够长时间抵抗腐蚀。结论微胶囊可显著延长涂层的使用寿命，这种自修复技术有望在防腐涂料系统中得到应用，而且该涂料可直接应用于生锈的金属表面，降低了在复杂应用环境中涂覆金属部件的成本。

钢铁 2024年11月08日 1 点赞 0 评论 88 浏览

钢铁表面有机涂层的耐蚀与摩擦性能的研究进展

摘要：钢铁材料由于其优异的力学性能广泛应用于各个领域，然而钢铁的腐蚀失效一直是人们困扰的问题。有机涂层因其优异的结合力、简单的制备工艺和出色的长期防腐性能常用于钢铁表面的腐蚀防护。有机涂层中材料种类、填料取向、改性方法等对涂层腐蚀性能和摩擦性能都有一定的影响。综述了近年来钢铁表面有机涂层耐蚀与摩擦性能的研究进展。首先从物理阻隔、牺牲阳极的阴极保护、自修复技术和超疏水技术4 种提高有机涂层耐蚀性的方法入手，阐述了各种方法的基本原理，探讨了4种方法所制备的用于钢铁表面防护的有机涂层的防腐性能，并对目前各种方法所制备的有机涂层存在的问题以及改善措施进行了分析。接着主要从掺杂填料的角度，探究了不同填料对钢铁表面有机涂层摩擦性能的影响，提出了润滑相/增强相协同作用、软硬协同作用和自润滑微胶囊3 种提高有机涂层摩擦性能的策略。最后总结了目前钢铁表面有机涂层面临的一些挑战，并对钢铁表面有机涂层的发展方向进行了展望。

钢铁 2024年11月07日 1 点赞 0 评论 102 浏览

新一代高技术宽带钢轧机电工钢高精度板形控制研究进展

摘要: 自由规程轧制是实现柔性一体化生产组织和追求最大生产效率的必要途径, 板形控制一直是制约电工钢自由规程轧制的瓶颈难题。阐述了国际上对新一代高技术宽带钢轧机机型的不断探索与板形控制技术特征及其日趋复杂化的进展研究;基于热模拟与数学模型构建了电工钢完整轧制过程的高温本构关系, 建立了电工钢热塑性变形过程集成仿真模型, 原创构建了电工钢自由规程轧制完整过程中可同时控制不均匀变形和不均匀磨损的非对称自补偿轧制作用机制、提出了一种由数据与机理融合驱动的电工钢自由规程轧制形性协同的非对称自补偿轧制轧辊辊形、液压窜辊和液压弯辊的高精度融合控制方法。结合生产实际提出了新一代高技术热连轧自由规程轧制过程的全板形融合π机型与板形控制创新技术, 突破性实现了高效低成本对新一代高技术宽带钢轧机自由规程轧制的高精度板形控制, 为现场工业生产提供了理论基础和创新实现路径。最后展望了宽幅电工钢高精度板形控制的创新发展趋势。

钢铁 2024年11月06日 1 点赞 0 评论 79 浏览

基于改进的MOGWO高强度钢辊弯成形工艺的多目标优化

摘要: 为了探究成形参数对高强度钢辊弯件成形质量的影响, 并对工艺参数进行优化, 提出了一种辊弯成形工艺优化方法。首先, 应用LS-DYNA 有限元软件模拟LG700 高强度钢U 型辊弯件的成形过程。然后, 通过Box-Behnken 响应面设计对高强度钢U 型辊弯件进行仿真试验, 分析辊弯道次、过弯角、辊站间距和辊缝间距等成形工艺参数以及厚度、法兰高度、圆角半径等几何参数对辊弯件偏差角和纵弓高度的影响, 并通过拟合得到偏差角和纵弓高度二者的二阶响应模型。最后, 采用改进的多目标灰狼优化(MOGWO) 算法对特定尺寸辊弯件进行工艺优化, 并通过实例进行验证。结果表明, 将优化后的工艺参数用于高强度钢辊弯成形过程中导致其偏差角由0. 78°降至0. 24°, 纵弓高度由1. 58 mm 降至1. 20 mm, 成形质量得到提高, 满足相关产品的装配精度要求。

钢铁 2024年11月05日 1 点赞 0 评论 107 浏览

电镀金刚线硅片切割废料杂质溯源及源头控制

摘要： 随着中国光伏产业快速发展，单晶硅片需求和产量逐年增加，金刚线硅片切割废料产量随之急剧增加，不仅导致高纯硅资源浪费，还造成严重生态环境问题。硅片切割过程中35%~40%的99.9999%的高纯硅（6N级）生成亚微米硅粉损失，且随着细线化、薄片化等金刚线硅片切割工艺的进步，废料杂质来源变得复杂和多样，增加提纯回收增值利用难度。为了降低回收难度，科学合理制定回收工艺路线、研发高效清洁回收技术以期获得易循环再生的高纯硅废料，进行杂质溯源研究明确其来源及渠道，以通过源头控制实现原料质量的稳定和提升对废料回收利用极为必要。结合单晶硅片切割工艺，基于典型原料分析结果，通过对切片过程相关辅料进行采样和分析，完成硅片切割废料中的杂质溯源研究，并提出了有效的源头控制措施，获得了高品质的原料。结果表明：Al杂质来源于有机添加剂和垫板，Fe和Ni杂质来源于金刚线，Ca杂质来源于工业用水和粘胶， Mg杂质来源于有机添加剂和工业用水，有机C来源于垫板和粘胶 源头控杂后得到的硅片切割废料中Al， Fe及Ca杂质含量大幅下降，分别为1.3×10-6，4.3×10-6和5.5×10-6。对硅片切割废料杂质源头控制提升原料品质和提高废料利用效率具有重要意义。

钢铁 2024年11月04日 1 点赞 0 评论 100 浏览

稀土元素在钢中的作用研究进展

摘要:近年来稀土元素在钢中的作用被逐一发掘出来。通过对最新稀土钢相关文献的调研,梳理分析了稀土元素在钢中的作用机理与理论研究方法。结果表明:在钢中添加稀土元素,除了具有净化、夹杂物变质和微合金化作用外,还在催化表面渗氮和抑制氢扩散等方面起到积极作用,稀土钢的应用领域在逐渐扩大。当然,稀土钢的发展还受到多方面的制约,如稀土原材料、稀土加入技术、工艺顺行程度和组织性能调控方法等。一些先进表征方法能精确捕获钢中稀土元素的偏聚位置并准确鉴定稀土化合物等物相,但对稀土元素在钢中的作用机制及相关组织演变规律无法提供详细解释。因此,着重介绍了基于原子尺度模拟的先进研究理念,采用计算机计算与模拟技术,可以填补稀土原子微观作用机理的缺失,从而加快高品质稀土钢的研发。

钢铁 2024年10月31日 1 点赞 0 评论 71 浏览

高Cr马氏体耐热钢的协同强化机制及形变热处理应用

摘要： 高Cr (9%~12%，质量分数)马氏体耐热钢因其较高的热导率、较低的热膨胀系数以及优异的高温蠕变强度等优点而被认为是超超临界火电机组关键设备升级改造的主选材料。然而，服役过程中高Cr 马氏体耐热钢高温蠕变强度的不断弱化严重影响了其安全可靠性。以往提升高Cr 马氏体耐热钢高温蠕变强度的主要手段是通过合金成分优化设计来促进沉淀相弥散析出，但单一析出强化效应对蠕变强度的提升效果非常有限。近年来，位错-沉淀相-界面协同强化效应在提升高Cr 马氏体耐热钢高温蠕变性能方面表现出显著效果。其原理是通过形变热处理引入位错来促进多种沉淀相弥散析出，同时通过控制相变来细化板条组织，增强位错、沉淀相及界面3 者之间的交互作用，从而实现多类蠕变强化效应的协同提升。本文总结了高Cr马氏体耐热钢的协同强化机制及形变热处理组织调控，从高温蠕变强度提升角度回顾了合金成分的优化历程，阐述了热处理过程中的相变行为及高温组织退化机理，对比分析了单一析出强化效应及形变热处理后位错-沉淀相-界面协同强化效应对其高温蠕变强度的影响规律，并基于焊接接头蠕变失效行为探索了形变热处理对焊接热影响区的组织调控机制，以期为高Cr马氏体耐热钢及其他火电机组用沉淀型强化耐热钢的材料设计及工程应用提供指导。

钢铁 2024年10月16日 1 点赞 0 评论 130 浏览

高钢级管道焊缝材料应力应变本构关系确定方法

摘要:高钢级管道环焊缝作为油气管道关键薄弱环节一直受到工程界与科研界的关注,它作为一种典型的焊接结构具有明显的非均质性,这会导致环焊缝材料轴向力学性能无法准确测试,严重影响管道环焊缝安全评价的准确性。基于MATLAB-PYTHON-ABAQUS联合仿真提出了一种高钢级管道焊缝区材料应力应变本构关系优化反演方法。开展了4组不同缺口尺寸的单轴拉伸试验,得到了各试样的载荷位移曲线;利用贝叶斯正则化反向传播(BRBP)神经网络与灰狼优化算法(GWO)得到了焊缝区材料真实应力应变本构关系,并通过试验数据充分验证了本构关系的准确性,结果表明相对误差小于1%。所提出的反演思路同样适用于均质金属材料大应变范围应力应变曲线的测定。该反演方法的提出可为高钢级管道环焊缝安全评价提供准确的应力应变本构关系及强度匹配关系,进一步保障了油气管道的安全运行。

钢铁 2024年09月30日 1 点赞 0 评论 60 浏览

超临界CO2材料腐蚀过程动力学与产物热力学研究

摘要:针对超临界CO2动力循环高温承压部件与工质相容性问题,研究了T92耐热钢在600和700℃超临界CO2环境下的腐蚀过程动力学及其热力学产物。采用分子动力学计算了CO2在FeCr合金表面的吸附过程,模拟了T92耐热钢在初始氧化阶段原子的迁移和分布规律,并基于腐蚀热力学原理,分析了氧化层和碳化物的分布规律,最后通过高温腐蚀实验进行了验证。研究结果表明:700℃时,T92耐热钢氧化层厚度约为600℃时的13.5倍,氧化层结构为外侧Fe3O4 层、内侧FeCr2O4层,氧化层内部主要为C23C6型碳化物;CO2优先吸附于Cr原子(111)表面,当Cr与CO2发生反应后,部分形成游离态的C沉积于氧化层表面,并以离子的形式向内扩散;腐蚀过程主要由离子扩散控制,扩散速率随着温度的升高而增大。该研究为超临界CO2材料抗腐蚀性能评估提供了一种复合分析方法,也为关键高温承压部件材料的遴选及腐蚀寿命预测提供了数据支撑。

钢铁 2024年09月25日 1 点赞 0 评论 121 浏览

基于综合智能模型的碳钢大气腐蚀重要变量提取和依赖关系挖掘

摘要：针对碳钢在大气腐蚀过程中影响变量多且作用机制复杂的问题，提出一种基于综合智能模型的重要变量挖掘框架，利用该框架可以挖掘影响碳钢早期大气腐蚀的重要环境变量及其对腐蚀电偶电流产生的影响. 本文通过大气腐蚀监测仪（ACM）收集了我国5个试验站点的大气腐蚀数据，首先，构建了随机森林（RF）、梯度提升回归树（GBRT）和BP神经网络（BPNN）三种机器学习模型；其次，利用多模型集成重要变量选择算法（MEIVS）量化环境变量的重要性并提取影响碳钢早期大气腐蚀的重要环境变量；最后，绘制了环境变量与腐蚀电偶电流的局部依赖曲线（PDP）. 仿真结果显示，MEIVS 算法挖掘出的重要环境变量更符合大气腐蚀的先验规律；PDP与MEIVS算法的结论具有很好的一致性，重要环境变量对应的PDP的变化幅度大，且PDP的变化趋势能够反映环境变量对腐蚀电偶电流的影响.

钢铁 2024年09月04日 1 点赞 0 评论 91 浏览