有色金属材料在南海环境中的腐蚀规律与防护对策

摘要:有色金属由于其独特的物理、化学及机械性能,广泛应用于航海航空、电子通讯、机械制造等众多领域,是中国国民经济发展的基础材料。南海是有色金属材料重要服役环境之一,在舰船、深潜装备、海上钻井平台、海上直升机等领域发挥着至关重要的作用。而南海拥有典型的苛刻海洋环境,常年高温、高湿、高盐、高日照辐射的环境特点使得服役于此的有色金属腐蚀极其恶劣,常常造成不可忽略的损失。有色金属材料种类庞杂,电极电位、晶体结构、表面性质等各不相同,因此具有不同的腐蚀特点和发展规律。此外,同种金属在不同的海洋环境区带中腐蚀行为也有所不同。根据南海环境下各种有色金属腐蚀行为的研究现状,分别分析了铝、钛、铜、镁、镍、锌6种有色金属及其合金在南海特定环境区带下的腐蚀特点、规律及隐患,综述了其适用于南海特殊环境条件的腐蚀防护对策,并提出了现阶段关于南海环境中有色金属材料腐蚀相关研究的几点不足。

Cu基粉末冶金闸片高速制动性能

摘 要:Cu 基粉末冶金闸片在高速制动时受温度的影响易发生摩擦系数的衰退,直接影响列车制动的有效性。利用1:1 制动试验台进行不同速度下Cu 基粉末冶金闸片的高速制动试验,分析试验后的摩擦材料和磨屑组织。结果表明:制动速度为350 km·h−1 和380 km·h−1 产生的高温使摩擦材料表层的金属基体发生软化熔融,降低了摩擦副表面微凸点的剪切阻力,导致摩擦系数下降。摩擦表面形成的金属氧化膜具有减磨作用,造成摩擦系数的进一步衰退。在380 km·h−1 制动时,石墨在高温下被氧化,摩擦表面失去稳定的润滑膜,出现粘着磨损和材料转移,磨耗量大幅增加。

工业纯钛TA2的电解抛光/腐蚀工艺

摘要: 对工业纯钛TA2的电解抛光/腐蚀的电解液配方和工艺参数进行了研究与优化,得到的最佳电解液配方是90 mLHF,20 g (NH4) 2S2O8,200 mL CH3CH2OH,360 mL H2O,与之匹配的工艺参数是抛光电压50 V,电解液流量20 mL/s,抛光时间50 s,电解抛光/腐蚀后得到的试样表面平整,组织清晰,无污染,且制样时间短,较机械抛光/腐蚀有很大的进步,采用该配方,调整相应工艺参数便可电解抛光其他钛合金材料。

铝合金电弧增材制造研究现状

摘要:电弧增材制造技术(Wire Arc Additive Manufacturing,WAAM)具有沉积速率高,成形速度快以及适合各种成形环境的优点,吸引了越来越多的高校及科研机构投入其中,如何进一步发挥电弧增材制造的优势是当下的研究热点。阐述了铝合金电弧增材过程中热输入、电流方式和外加能场对成形件表面形貌、微观组织以及力学性能的影响。当焊接电流较小或焊接速度较快时,热输入较低,熔融金属冷却速度快,形核率高,成形件为晶粒细小的等轴晶粒,提供给气孔的形成、聚集和长大的时间短,即热输入越低,成形件等轴晶区越宽,晶粒越细小,气孔缺陷越少,成形件机械性能越优异。对比分析了不同电流方式的电弧增材制造成形件性能差异,发现脉冲和变极性电流方式的热输入比无脉冲电流方式低,成形件晶粒更精细、缺陷更少、机械性能更优异;脉冲和变极性电流方式都可以清理成形件表面氧化膜,获得平整的表面。分析了电弧增材制造系统的优化方案,发现施加磁场、激光可以使得电弧更加集中,调控熔池流动,避免熔敷金属铺展不均匀;施加原位轧制、层间锤击以及超声喷丸可使得沉积层发生变形,在晶粒内产生大量位错;利用水箱或者添加保护气喷嘴可以降低电弧增材过程的热输入,获得晶粒细小、气孔缺陷少的成形件。最后提出了电弧增材铝合金现阶段存在的问题以及解决方法。

金属钒的制备方法综述

摘要:金属钒性能特殊,素有“工业味精之称”,在冶金、化工、航空、能源、原子能等领域应用广泛。金属钒属于稀有高熔点活泼金属,其高纯金属制备困难,目前主流的制备方法为铝热还原钒氧化物制备粗钒与粗钒真空熔炼提纯的联合工艺,该法能耗高、钒收率低。基于钒氧化物和钒氯化物的热力学性质,研究者还提出了诸多含钒前驱体还原制备粗钒及粗钒精炼制备高纯钒的方法,具体包括钙热还原、镁热还原、真空碳热还原、硅热还原、碳热还原-氮化热分解、熔盐电解脱氧等粗钒制备方法,及熔盐电解精炼、碘化物热分解、固态电迁移等粗钒精炼方法。本工作对上述粗钒制备及粗钒精炼涉及的十余种方法开展了较全面的综述,论述了这些方法的基本原理、技术特点、效果及问题等,以期为高纯金属钒的新制备技术研发和技术升级提供全面的参考依据。要点:(1) 综述了粗钒制备及粗钒精炼的各种方法。(2) 高纯金属钒制备的主流方法能耗高、钒收率低。(3) 在保证质量的前提下降低成本、提高收率,是金属钒冶炼产业的发展方向。

镁合金建筑模板的表面化学镀与耐蚀性能

摘要:采用化学镀的方法在镁合金建筑模板表面分别制备了单一Sn膜、单一Zn膜和复合Sn-Zn膜,对比分析了pH、温度和膜层数对镁合金表面膜层显微形貌和电化学性能的影响。结果表明:对于单一膜,在pH值为6.0、温度为75 ℃时制备的单一Sn膜和在pH值为9.5、温度为75 ℃时制备的单一Zn膜都具有较好成膜质量;当膜层数为9时,复合Sn-Zn膜完全覆盖镁合金基体且膜层成膜质量较好。相较于镁合金基体,单一Sn膜、单一Zn膜、复合Sn-Zn膜的腐蚀电位都发生正向移动,腐蚀电流密度发生不同程度减小,复合Sn-Zn膜的腐蚀电位最正、腐蚀电流密度最小。在镁合金基体表面化学镀单一Sn膜、单一Zn膜、复合Sn-Zn膜都有助于提升镁合金的耐蚀性能,且复合Sn-Zn膜对基体的保护作用要优于单一Sn膜、单一Zn膜。

化学镀法制备银包铜粉研究进展

摘要:银包铜粉具有优异的导电、抗氧化、抗菌和催化活性,并且具备成本经济性,被视为银粉的理想替代品,目前已在光伏、电子、医药和催化等多个领域得到应用。化学镀法是目前制备银包铜粉的最主要方法,该方法中需要使用多种化学试剂,然而现有综述文献鲜有对该方法中常用试剂的种类及作用进行阐释。本文详细阐述了不同种类试剂在化学镀法制备银包铜粉过程中的作用及机理,分析对比了不同试剂种类、工艺路线的优缺点,并展望了银包铜粉的研究趋势与技术发展方向。

激光选区熔化成形高强钛合金研究现状及展望

摘要:以近/亚稳β钛合金为代表的高强钛合金具有高的比强度、良好的塑性加工性能、优异的淬透性以及可通过热处理强化获得强度-塑性-韧性匹配,已广泛应用于航空航天等领域重大装备承力构件。激光选区熔化(SLM)作为钛合金增材制造领域的一项重要技术,具有可以实现近净成形、复杂结构一体化成形等显著优势,成为航空航天制造领域的重点发展技术和前沿方向。本文围绕SLM成形原理和特点,从SLM成形高强钛合金经历极高加热/冷却速率以及独特的热循环历史出发,重点介绍了高强钛合金微观结构特征、相组成以及力学性能特点。总结了SLM高强钛合金热处理工艺种类及其主要影响规律,旨在为获得优异的力学性能匹配提供参考。最后,根据对现有研究成果的分析,总结了SLM成形高强钛合金研究面临的挑战,并对未来该领域可能的研究方向作了展望。

铜合金的腐蚀与防护研究进展

摘要:铜合金具有良好的导电性和导热性,是应用最广泛的工业材料之一。铜合金服役过程中常与酸、碱、盐等腐蚀介质接触,易引起铜合金的腐蚀, 最终导致失效,对生产制造带来危害。提高铜合金的耐腐蚀性有利于进一步扩展其应用领域。本文主要归纳了Cr,Pb,Ti,Al,Mn,Ni以及稀土元素的添加对合金耐蚀性能的影响,通过合金元素的添加可以改变铜合金表面腐蚀产物膜的组成和形貌,减小相与相之间腐蚀电位差, 以及减少有害杂质的存在,以此来改善铜合金的耐蚀性能。塑性变形和热处理是改善铜合金力学性能的常用手段,经塑性变形和热处理过后的铜合金,其微观组织形貌和分布发生了变化, 因此对合金耐蚀性能也有一定的影响。本文主要从合金化、塑性变形及热处理3个方面对铜合金耐蚀性能影响进行综述,最后对铜合金的腐蚀防护研究进行总结和展望。

镁合金增材制造技术研究与展望

摘要:镁合金是最轻的金属结构材料,具有密度低、比强度、比刚度高、阻尼减震性能好、生物降解性良好等优点。传统的镁合金制造方式(铸造、挤压等)难以一步制备复杂的几何形状,铸造镁合金因冷却速率较低常常导致晶粒粗大,力学性能较差,挤压镁合金在成形过程中极易产生氧化夹杂等缺陷。相比之下,增材制造技术拥有快速一体化成形的优点,已逐步应用于镁合金的生产制造。目前,镁合金的增材制造技术主要包括:激光粉末床熔融技术(LPBF)、电弧熔丝增材制造技术(WAAM)、搅拌摩擦沉积技术(AFSD)以及粉末床粘合剂喷射技术(BJ)。本文首先综述了镁合金增材制造现状,针对以上4种增材制造技术分析了其成形原理、特性及成形合金特点。讨论了4种增材制造镁合金的研究现状及现存问题,总结了镁合金增材制造技术的优缺点,希望可以推动镁合金增材制造技术的研究进展。