电化学蚀刻-掺杂316L不锈钢制备PEMFC双极板

目的 研究在0.5 mol/L KNO3和0.1 mol/L HNO3混合溶液中,电极电位对316L不锈钢(316LSS)表层微观形貌、化学组成、耐腐蚀性能和界面接触电阻的影响,以解决316LSS双极板在质子交换膜燃料电池中服役时腐蚀和表面接触电阻较大的问题.方法 借助于电化学交流阻抗、循环伏安、计时电流和动电位极化测试,对316LSS表面发生的电化学反应及改性后性能进行研究.利用电化学工作站、扫描电镜及X射线光电子能谱分析仪,对316LSS的耐腐蚀性能、微观形貌及化合价进行表征,并测量界面接触电阻和反应后溶液中铁铬金属离子浓度进行测量.结果 在0.5 mol/L KNO3+0.1 mol/L HNO3的混合溶液中,316LSS表面发生的反应为不可逆过程,当改性电位为–0.5 V(vs.SCE)时,交流阻抗低频区出现了代表物质吸附的感抗弧,电位负移到–0.6 V(vs.SCE)和–0.7 V(vs.SCE)时,表面发生点腐蚀和晶界腐蚀,膜层的完整性被破坏.最佳电位–0.5 V(vs.SCE)改性后316LSS表面出现凸起结构,表层元素分析发现关键合金元素铬主要以氧化铬和氮化铬形式存在,–0.5 V(vs.SCE)对应的氮化铬占比达54.8％.在140 N/cm2的压力下界面接触电阻与施加电位呈现抛物线关系,最小电阻值为8.7 m?·cm2(–0.5 V(vs.SCE)).改性后的316LSS耐腐蚀性能显著提升,最佳样品的腐蚀电流密度和腐蚀电位分别为0.065μA/cm2和136.738 mV,在模拟燃料电池中运行650 h时,腐蚀电流密度为3.4μA/cm2.结论 电化学改性316LSS的物理化学性能与施加电位大小密切相关.由于316LSS表层钝化膜在电化学反应过程中发生选择性溶解以及原位氮掺杂,促使钝化膜厚度减薄,掺杂氮元素稳定了膜层结构和提高了导电性能,消除了钝化膜对双极板性能的不利影响.最佳改性电位下316LSS表面发生选择性蚀刻形成致密的凸起状氮掺杂膜层,改善了316L不锈钢双极板综合性能.     

温度对国产核级316L不锈钢在加Zn水中电化学腐蚀性能的影响

在模拟压水堆一回路B+Li水和加Zn水中,采用极化曲线、阻抗谱(EIS)原位研究了温度(7)变化对国产核级316L不锈钢(316LSS)电化学腐蚀行为的影响.结果表明,T升高导致316LSS表面氧化膜的保护性能减弱.从低温到高温,316LSS表面膜结构由单层转变为双层,富Cr氧化层起到关键性的阻挡金属基体继续氧化的作用.与无Zn相比,加Zn后316LSS表面膜的耐蚀性增强,但生长机制不变.从氧化物溶解度和结构模型的角度讨论了316L SS在上述水溶液中表面氧化膜的形成机理.     

316L不锈钢、690合金在氢氧化钠溶液中的电化学性能

采用动电位极化、电化学阻抗和电容测量等方法研究了316L、690合金在NaOH溶液中的电化学行为及生成钝化膜的半导体性质.在NaOH溶液中,316L不锈钢存在明显的钝化区间;316L不锈钢、690合金在NaOH溶液中电化学阻抗谱的阻抗模值相近.动电位电化学阻抗谱(DEIS)表明,随扫描电位正移,钝化膜的阻抗在测试溶液中...     

恒电位对TiAlN涂层在海水环境中磨蚀性能的影响

目的研究不同恒电位对TiAlN涂层在海水环境中磨蚀性能的影响,分析其腐蚀磨损行为。方法用PVD多弧离子镀技术在316不锈钢上沉积TiAlN涂层。通过XRD测试、硬度测试、结合力测试、电化学工作站测试、不同恒电位下磨蚀测试及磨痕截面轮廓测试,分别评价TiAlN涂层的相结构、表面硬度、结合力、电化学性能、摩擦系数和磨损率,通过扫描电子显微镜观察涂层磨痕形貌并分析其磨蚀损伤机理。结果 TiAlN涂层在海水环境下的抗腐蚀性优于基体316不锈钢。在阴极电位下,恒电位增加使涂层的摩擦系数逐渐降低。阳极电位为0.5 V时,摩擦形成的TiO_2基含水化合物颗粒可作为润滑剂,使涂层的摩擦系数迅速降低至0.45。TiAlN涂层在干摩擦条件下的磨损率为5.5678×10-5 mm3/(N·m),在阴极保护电位为-1 V下的磨损率为2.2909×10-6 mm3/(N·m),在开路电位(OCP)下的磨损率为7.4881×10-5 mm3/(N·m)。结论随着加载电位(SCE)的升高,涂层的腐蚀效应愈发明显。涂层在阴极电位下的磨蚀机理主要为塑性变形,在阳极电位下的磨蚀机理主要为疲劳点蚀。     

电位对聚苯胺/不锈钢双极板腐蚀性能的影响

目的 增强双极板在质子交换膜燃料电池(PEMFC)工作条件下的耐腐蚀性能.方法 以1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯(EMIES)离子液体作为聚合反应电解质,采用循环伏安法在316L不锈钢(SS)上电聚合聚苯胺(PANI)薄膜制备PANI/316L SS双极板.采用SEM观察表面形貌,采用FTIR分析官能团结构,采用XPS分析元素组成和键合状态.采用恒电位法控制PANI/316L SS电位分别为0.5、0.6、0.7 V(vs.SCE)以模拟PEMFC阴极电位,测量恒电位极化后开路电位、极化曲线和电化学阻抗谱(EIS)的变化.结果 PANI膜均匀平整局部有微裂纹.FTIR显示有苯环、醌环、S=O和—COOH伸缩振动.XPS表明PANI膜含有C、N、O和S等元素.PANI/316L SS极化曲线在钝化区内电流密度波动较大,EIS的Nyquist图由高频容抗弧和低频直线构成,容抗弧半径随着极化电位的升高而增大.结论 PANI为中间氧化态结构,EMIES阴离子(CH3CH2SO4–)和草酸阴离子(HOOC-COO–)在PANI分子链中均有掺杂.在PEMFC阴极工作电位下PANI/316L SS处于阳极极化状态,电位对PANI/316L SS的耐蚀性影响显著,在0.6 V下PANI/316L SS呈现很好的耐蚀性,电位升高至0.7 V时,发生PANI过度氧化,导致"对阴离子"脱掺杂,使PANI/316L SS的导电性和耐蚀性下降.     

316/316L换热管与316/316L管板焊接接头电化学腐蚀性能

利用动电位极化曲线、电化学阻抗谱研究双牌号材料316/316L换热管和316/316L管板焊接接头与316L换热管和316L管板焊接接头的在3.5%Na Cl溶液中的电化学腐蚀行为。结果表明:双牌号材料316/316L的焊接接头耐蚀性能更优越,选择合适的焊接工艺有利于提高焊接接头的耐腐蚀性能。     

激光电子散斑干涉技术监测奥氏体不锈钢在NaCl溶液中的点蚀敏感性

用动电位极化和电化学阻抗等方法检测1Cr18Ni9Ti、304和316三种奥氏体不锈钢在3.5%NaCl溶液中的点蚀敏感性;用恒电位下的计时电流法结合激光电子散斑干涉技术（ESPI）实时监测这三种材料在3.5%NaCl溶液中阳极极化过程的表面动态变化及点蚀感应时间(τ)。结果表明,当电极表面发生点蚀时,激光电子散斑干涉图上会出现由点蚀产物扩散引起的亮斑。1Cr18Ni9Ti和 304不锈钢的τ值分别是1 s和9 s,316不锈钢的τ值大于50 s。由此可以判断1Cr18Ni9Ti的点蚀敏感性最大,304居中,316的点蚀敏感性最小。此结果与动电位极化和电化学阻抗等电化学方法得出的结果一致。激光电子散斑干涉技术可以做为一种实验室方法监测金属早期点蚀敏感性。     

成膜电位对316L不锈钢在硼酸溶液中电化学行为的影响

采用动电位极化和电化学阻抗方法研究了316L不锈钢在硼酸溶液中钝化膜的电化学性能,并通过MottSchottky曲线考察了不同成膜电位下钝化膜的半导体性质。结果表明,316L不锈钢在-0.1~0.5 V发生了明显的钝化现象,在0.3 V成膜电位下形成的钝化膜更加致密和稳定。Mott-Schottky曲线结果表明,成膜电位对于316L不锈钢钝化膜的半导体特征性质没有根本影响,在钝化区间内钝化膜呈p型半导体特征,在0.3 V时受主密度最小。     

AISI 316L奥氏体不锈钢空心阴极放电离子源渗氮技术

采用双层圆筒不锈钢板组成空心阴极电极结构,作为奥氏体不锈钢渗氮的等离子体源。对AISI 316L奥氏体不锈钢分别进行常规直流离子渗氮和空心阴极等离子体源渗氮处理试验。氮化温度均为450℃,氮化时间为4h。采用X射线衍射仪、金相显微镜、粗糙度仪、显微硬度仪、电化学工作站和摩擦磨损试验机等分析表征氮化试样。结果表明:空心阴极等离子体源渗氮能够有效处理AISI 316L奥氏体不锈钢,可在表面制备5μm厚的γN相氮化层。与传统离子渗氮相比,氮化表面硬度均一,粗糙度较低,特别是边缘效应明显降低。γN相氮化层的耐蚀性能优异,且减摩效果较好。     

316L不锈钢在吸收式热泵中耐蚀性能的研究

通过电化学动电位扫描技术,采用正交试验法,研究了溴化锂(LiBr)吸收式热泵用管材316L不锈钢在热网水中的耐蚀性,建立了316L点蚀电位关于热网水温度、Cl-浓度和p H值三因素数学模型。通过腐蚀失重和电化学极化法进行了316L不锈钢在吸收器LiBr溶液中的点蚀性能研究。结果表明:温度与Cl-浓度对316L点蚀电位影响负相关,而p H值对其影响正相关,且各因素影响的显著程度为p H值温度Cl-浓度。吸收器条件下316L不锈钢的腐蚀速率仅为0.78μm/a,其表面点蚀坑多但较浅,且分布较均匀;但是316L点蚀电位Eb低于其氧平衡电位φ较多,点蚀仍可能发生。     

胫骨生物陶瓷复合材料的微结构增韧机理

扫描电镜观察显示胫骨是一种由羟基磷灰石和胶原蛋白组成的自然生物陶瓷复合材料.羟基磷灰石具有层状的微结构并且平行于骨的表面排列.观察也显示这些羟基磷灰石层又是由许多羟基磷灰石片所组成,这些羟基磷灰石片具有长而薄的形状,也以平行的方式整齐排列.基于在胫骨中观察到的羟基磷灰石片的微结构特征,通过微结构模型分析及实验,研究了羟基磷灰石片平行排列微结构的最大拔出能.结果表明,羟基磷灰石片长而薄的形状以及平行排列方式增加了其最大拔出能,进而提高了骨的断裂韧性.     

Development of the technology of ultrasonic welding of components made of Capron tapes

The technology of ultrasonic welding of components made of Capron tapes producing welded joints with high strength parameters has been developed. The numerical values of the main parameters of the conditions of ultrasonic welding of the Capron tapes are determined. It is shown that the increase in the amplitude and welding pressure shortens the welding time. The experimental results show that the Capron tapes are characterized by geometrical homogeneity in both the transverse and longitudinal direction so that the welded joints can be produced both along and across the tape.     

FeCrAIW电弧喷涂层组织的致密化研究

采用激光辐照对FeCrAlW电弧喷涂层的组织进行致密化处理,借助扫描电镜和X衍射对涂层的组织进行了分析.测试了涂层的显微硬度.结果表明:涂层组织致密度提高,孔隙率明显降低.随着激光扫描速度的增加,涂层的显微硬度降低.在较低的扫描速度下,涂层与基体之间形成互熔区,涂层与基体之间产生良好的冶金结合.     

钢材打捆机控制系统智能化技术的研究

钢材打捆机是一种用于轧钢精整工艺的新型自动化设备，其控制系统基于SiemensS7 PLC和TP7触摸屏。系统的智能化技术主要包括：液压高低压自动控制、在线监视、离线故障检测、多台设备协同工作、可视化人机交互技术。本文描述了这些技术的原理与实现方法。     

面向零件形状的计算机图形库的开发

论述了CAD技术中参数化设计的三种建模方法，重点介绍了基于特征的参数化建模原理。在此基础上，分析机械设计中的机构结构，归纳出其零件的几何特征构成。设计了机构CAD图形库，并提出了该图形库生成步骤和人机交互界面。     

高等教育国际化与中国高等教育施化力培育

本文从化层、化型、化向与化力等方面考察高等教育国际化的应然本质属性 ,描述与分析中国高等教育在国际化潮流中表现出的发展态势 ,针对种种态势提出中国高等教育核心施化力培育战略 ,以使中国高等教育乃至世界高等教育真正地走向国际化     

钢管穿孔机主减速机振动分析

宝山钢铁股份有限公司钢管分公司的穿孔机下辊主减速机在大定修前,减速机轴和下辊大电机的振动情况严重,诊断部门对该减速机进行了测振分析,结合对电机振动、减速机振动的频谱分析和对轴承的故障频率成分分析,找出了主减速机振动的原因是轴承损伤。该分析结果与解体检查的结果相一致。     

冲压件小螺纹底孔翻边参数的修正

结合长期的实践体会,分析了冲压件小螺纹底孔翻边参数,对冲压件小螺纹底孔部分翻边参数进行了有效的修正,修正后的参数在长期的运用中效果较佳。     

AGC系统液压缸位移传感器的软修正

针对液压缺模拟位移传感器LVDT存在增益漂移的问题，研究出一套校正方法。其特点是利用轧机上的压力传感器及电动压下位移传感器来校正液压缸位移传感器，得出修正系数k。修正后，AGC系统运行状态明显稳定，控制精度进一步提高。     

Modelling of processes of thermochemical treatment of metals: traditions of Russian scientific school

Abstract

The paper is devoted to 100th anniversary of the outstanding Russian scientist professor Yuriy Mikhailovich Lakhtin – the founder of the world-famous scientific school of surface strengthening of metals and alloys. Lakhtin's scientific school is recognised for its contribution into research of processes of thermochemical treatment of metals and especially of nitriding. Today at the Department of Metal Science and Heat Treatment of MADI his followers continue the traditions of Lakhtin's scientific school. The development of technologies of surface engineering is based on complex modelling of physical processes realised by thermochemical treatment of metals. Thermodynamic models describe the interaction between metals and components of saturating atmosphere and predict phase composition of diffusion layer. Diffusion models of kinetics of saturation of metals allow us to calculate the rate of growth of diffusion layer and regulation of its depth and structure. Structural models determine quantitative dependence between parameters of structure (grain size, dispersed particles, etc.) and mechanical properties. These models allow us to estimate the level of strengthening by control of structural specifics of strengthened layer. On the basis of this complex of models, new efficient technologies of surface strengthening are developed.