冲击对蒸汽发生器传热管微动磨损行为的影响研究

目的 研究冲击对核电站蒸汽发生器传热管在高温蒸汽环境中微动磨损行为的影响规律与机理。方法 采用高温高压蒸汽环境冲击–滑移与纯滑移对比试验,研究冲击对蒸汽发生器690TT合金传热管微动磨损行为的影响。通过分析微观损伤结构区别,对比高、低磨损能量试验结果,明确冲击在微动磨损中的作用,获得传热管冲击–滑移复合微动磨损机理。结果 高温高压蒸汽环境中,复合微动磨损与纯滑移微动磨损相比,没有犁沟磨损特征,剥层特征占主导地位,微动磨损机制为剥层磨损。磨损能量越高,冲击引起的磨屑层脱落和基体开裂越多,磨损越严重。结论 冲击显著改变了传热管的微动磨损行为,在开展传热管服役安全评估中,应充分考虑纯滑移磨损与冲击–滑移复合微动磨损的显著差异。     

H13钢表面多弧离子镀CrAlN涂层的显微硬度及耐磨性影响

目的 提高H13热作模具钢表面的显微硬度及耐磨性。方法 通过多弧离子镀技术,分别对未经热处理的H13钢、淬火H13钢以及氮化H13钢的表面进行多弧离子镀沉积CrAlN涂层,并分别对这3种基体上的CrAlN涂层的显微硬度和摩擦磨损性能进行研究。结果 涂层表面均较为平整,且出现了白色小颗粒。经过淬火和氮化处理后,H13钢CrAlN涂层的显微硬度达到3 300HV以上,达到基体的14倍多。与基体的摩擦系数相比,淬火和氮化处理后,H13钢的摩擦系数比基体低,镀膜后的摩擦系数比基体高。氮化H13钢表面CrAlN涂层的磨损机理主要是磨粒磨损和黏着磨损共同作用,淬火H13钢的CrAlN涂层磨损机理主要是黏着磨损;淬火和氮化后H13钢基体上CrAlN涂层的耐磨性均得到较大的提高。     

SIMP钢在高温液态铅铋合金中的腐蚀行为

目的 研究SIMP钢在不同溶解氧浓度的高温液态铅铋合金中长期浸泡后腐蚀产物的变化规律。方法 在550 ℃静态液态铅铋合金(饱和氧状态和贫氧状态)中对SIMP钢进行500、1 000、2 000、3 500、5 000 h的腐蚀试验。通过观察腐蚀后试样的表面和截面形貌,进行物化分析,对比不同时间下腐蚀层厚度以及腐蚀产物结构的变化,得出溶解氧浓度和浸泡时间的变化对腐蚀产物的影响规律。结果 在贫氧环境中,SIMP钢的腐蚀类型主要为氧化腐蚀,氧化腐蚀产物具有双层结构,外层为Fe-Cr尖晶石氧化层,内层为富铬氧化物与基体的混合物层;在饱和氧环境,SIMP钢腐蚀产物则具有3层结构,外层为Fe3O4磁铁矿层,中层为Fe-Cr尖晶石氧化层,最内层为富铬氧化物与基体的混合物层。结论 溶解氧浓度和浸泡时间的变化对腐蚀产物的结构和厚度产生了显著影响,SIMP钢在贫氧环境中呈现出优异的耐腐蚀性能。     

微弧氧化溶液pH值对ZM5膜层性能研究

目的 扩大镁合金的应用范围，增强其耐蚀性。方法 取镁合金ZM5为研究对象，利用微弧氧化技术对其表面进行改性处理。首先，对ZM5合金基体进行前处理；然后，在不同pH值的电解质溶液中，通过微弧氧化的方式在ZM5表面原位生长一层微弧氧化陶瓷膜层；最后，利用扫描电镜、X射线衍射、电化学测试等表征技术，系统研究微弧氧化处理对ZM5合金表面形貌、元素组成、微观结构及性能的影响规律。结果 通过调节溶液的pH，能够有效制备出表面连续而且完整的微弧氧化膜层，在pH=11条件下，制备的膜层具有较好的耐蚀性，能显著降低其腐蚀电流密度，膜层的厚度达到35.1 μm，微弧氧化表面处理技术能够显著提高镁合金的表面硬度，硬度最大为582HV。结论 改变溶液pH能够使膜层具有较高的耐蚀性和有效提高表面硬度，为进一步扩大镁合金在军用装备上的应用提供可能性。     

钠盐量影响下DD6单晶高温合金的高温热腐蚀规律研究

目的 开展镍基单晶高温合金DD6在950 ℃下的热盐腐蚀试验(95%Na2SO4+5%NaCl)，探明涂盐量和涂盐方式(周期涂盐和单次涂盐)对DD6高温热腐蚀的影响规律和机理。方法 结合扫描电子显微镜、X射线能量色散谱、X射线衍射等设备，对不同涂盐量及涂盐方式下DD6的表面及横截面形貌进行观察分析，分析不同涂盐量和涂盐方式下DD6的高温热腐蚀机理。结果 DD6在950 ℃下主要发生碱性熔融热腐蚀，同时伴随氧化、硫化和氯化等过程。高温热腐蚀使得DD6合金表面生成的保护性氧化膜被熔融态的腐蚀介质破坏，导致O、S、Cl等外部元素通过氧化膜的缺陷进入DD6基体中，在合金的亚表面发生内氧化、内硫化以及内氯化反应，横截面上出现明显的腐蚀层，其主要由氧化物以及硫化物组成。随着热腐蚀的进行，DD6表面物质发生了剥蚀，沉积盐量的增加导致剥蚀现象越加严重，合金内部致密的组织结构也被破坏，横截面上出现了大量孔洞、裂纹等缺陷。在相同涂盐量下，周期涂盐法使得DD6的腐蚀程度高于单次涂盐法。结论 DD6高温热腐蚀行为与涂盐量及涂盐方式密切相关，相同涂盐方式下，涂盐量越大，DD6热腐蚀更加严重。涂盐量一定时，周期涂盐法使得DD6的热腐蚀剧烈程度大于单次涂盐法，且DD6在上述热腐蚀条件下均发生剥蚀破坏。     

铝合金表面阳极化层环境损伤失效行为研究

目的研究7B04铝合金硫酸阳极化层环境作用下的失效行为,分析单独盐雾试验和环境谱作用下阳极化层的损伤行为和影响因素。方法通过中性盐雾试验和环境谱周期性试验(盐雾试验+温度试验)研究了硫酸阳极化层在不同腐蚀时间或不同腐蚀周期下的腐蚀损伤变化过程,并采用体视显微镜和扫描电子显微镜(SEM)观察了不同腐蚀时间下或不同腐蚀周期下的表面形貌,结合有限元方法研究了阳极化层与铝合金基体热膨胀系数不匹配引起的热应力,定量分析了热应力对阳极化层失效行为的影响。结果经历中性盐雾试验和环境谱试验的硫酸阳极化层损伤失效现象是不一样的,中性盐雾试验中硫酸阳极化层主要呈鼓起开裂失效,而环境谱试验中硫酸阳极化层以开裂剥落失效为主。结论中性盐雾试验中硫酸阳极化层主要是腐蚀介质通过表面微孔进入基体,导致基体腐蚀阳极化层鼓起,而环境谱试验因温度作用产生的热应力引起了硫酸阳极化层的开裂,形成了腐蚀介质进入基体的通道,引起阳极化层的剥落。     

不同环境下微动开关腐蚀形貌及接触电阻变化对比分析研究

目的对比分析不同试验环境下微动开关的腐蚀行为,研究其腐蚀机理。方法针对干湿交替酸性盐雾试验环境、盐雾/SO2复合试验环境及热带海洋大气环境下微动开关接触电阻的变化趋势,以及对不同试验环境后微动开关内部被腐蚀的细小结构件进行微观形貌观察和能谱分析。通过对比分析不同试验环境下微动开关的腐蚀机理及其对电性能参数的影响。结果含硫环境对微动开关内部银质触点的影响最严重。结论腐蚀产物硫化银的导电性极差,这会导致微动开关接触电阻升高。     

3D打印铝合金液冷板在冷却液中的静态腐蚀

目的 对比3D打印铝合金液冷板材料经不同表面处理后在冷却液中的静态腐蚀情况,并预测静态腐蚀速率。方法 通过pH值测试、腐蚀表面形貌分析来监测冷却液和铝合金的变化,通过电化学方法测试样件的腐蚀动力学参数,通过质量损失试验测量材料的腐蚀速率和年腐蚀深度,通过EDS分析腐蚀产物。结果 所有试验组冷却液pH均整体呈下降趋势。在试样表面可以观测到明显的腐蚀现象,集中发生于试样表面的缺陷位置。不同表面处理的样件,其腐蚀速率不同,差异最大可达16倍。冷却液中的有效缓蚀成分参与了试样表面腐蚀产物膜的形成,在表面沉积了P、Ca等元素。结论 3D打印成形铝合金材料在冷却液中的年腐蚀深度整体较小,其耐蚀性良好,进行液态磨粒抛光或酸洗处理能降低研究材料在冷却液中的静态腐蚀速率。     

海军某型飞机典型电连接器失效分析

目的分析得出电连接器失效的主要原因。方法以海军某型飞机三个型号典型电连接器插孔端为主要研究对象,对电连接器宏观形貌进行目视检查分析,并采用扫描电子显微镜进行微观形貌观察,采用能谱分析仪进行微观成分分析,研究壳体表面和插孔接触面的化学成分组成。结果腐蚀和磨损是外场电连接器失效的主要诱因,电连接器有一定程度的局部腐蚀,表面积聚的灰尘和海盐颗粒对腐蚀有较明显的促进作用。插拔不当造成的插针与插孔间同心度的偏差,与微动磨损共同作用加速了局部腐蚀。结论插拔不当、微振磨损与局部腐蚀是导致电连接器性能下降乃至失效的三大主要因素。     

某型装甲车底盘系统平衡肘断裂分析

目的 探讨平衡肘断裂原因,消除故障隐患和防止类似问题发生。方法 采用单反相机、扫描电镜、金相显微镜、硬度计、电感耦合等离子体原子发射光谱仪等对平衡肘故障件的宏观形貌、微观形貌、显微组织、硬度、化学成分等开展表征分析。利用ANSYS有限元软件对内花键进行应力分析,并对2次淬火的试样尺寸进行测量。结果 右4平衡肘裂纹源断口为撕裂和沿晶的混合断裂,断口芯部为解理断裂;右2平衡肘断口内表层淬火层为沿晶和韧窝的混合断裂,芯部为韧性断裂。故障件显微组织和化学成分均无明显变化,仅表面硬度值较实验前降低了7%~9%。断裂失效原因是由于内花键二次高频淬火后收缩变形,齿根圆弧部位在腐蚀介质和交变载荷的共同作用下因应力集中而形成裂纹,在后期循环应力作用下,裂纹继续扩展导致疲劳断裂。结论 从加强腐蚀控制和热处理的角度出发,通过选用抗腐蚀性能好的材料、进行表面防护处理、控制车体环境的湿度和温度等加强腐蚀控制,并增加采用电脉冲等方式对变形花键齿进行修形工序严格控制尺寸范围,避免产生过大拉应力,确保装备质量。     

热喷涂高铝含量Zn-Al合金涂层热带岛礁大气环境腐蚀行为研究

目的 研究Zn-Al合金涂层在热带海洋大气环境中的腐蚀行为,为低合金钢长效防护涂层的选用提供依据。方法 采用电弧热喷涂和高铝合金丝制备高铝含量Zn-Al合金涂层,通过户外暴露试验,采用目视、扫描电镜及能谱仪、金相显微镜、XRD、电化学交流阻抗谱和动电位极化曲线等方法,对不同暴露周期的涂层宏观、微观表面形貌、成分组成、截面形貌、腐蚀产物组成、电化学性能和腐蚀速率等进行观察、测试。结果Zn-Al合金涂层是以质量比为50%:50%的Zn/Al合金组成。在0～540 d周期内,涂层腐蚀产物主要由碱式锌铝碳酸盐化合物Zn₆Al₂(OH)₁₆CO₃·H₂O和羟基锌铝碳酸盐化合物Zn_0.70Al_0.30(OH)₂(CO₃)_0.15·x H₂O、Zn_0.71Al_0.29(OH)₂(CO_3<...     

铝合金在模拟海岛环境中腐蚀产物的红外光谱研究

目的研究弹药金属元件中铝合金材料在高湿、高盐雾环境中的腐蚀规律。方法在模拟海岛环境的高湿、高盐雾条件下研究铝合金的腐蚀过程,利用红外光谱法(IR)对腐蚀产物进行表征,并对其腐蚀机理作出初步探讨。结果铝合金暴露在潮湿的空气中,在其表面易于吸附一层薄的液层,液层中发生电化学反应,在铝合金表面生成一层Al(OH)3,同时Al(OH)3慢慢脱水后就形成了更为稳定的Al2O3。结论当铝合金表面沉积有盐粒时,由于Cl-的强侵蚀性和Na Cl的潮解作用,在铝合金试样表面形成了无数的微电池,最终导致Al2O3保护膜的破裂,腐蚀介质就会与基体接触,使得腐蚀不断地发展延伸,加快了基体的腐蚀。     

铝合金化学氧化膜盐雾试验后腐蚀点评定方法研究

目的制定飞机用2024铝合金表面阿洛丁1200S化学氧化膜盐雾试验后腐蚀点的评定依据。方法通过开展铝合金化学氧化膜盐雾试验,分别利用目视、SEM微观、能谱分析和电化学阻抗测试等手段,表征盐雾试验后的腐蚀形貌及特征。结果试验后样品表面出现的典型腐蚀特征尺寸大于或等于0.15 mm时,正常视力的检测人员均能目视可见。目视可见的黑点、典型彗星状拖尾或只有彗星尾巴等形貌处的化学转化膜和基材已腐蚀,局部有腐蚀点的膜层,其耐蚀性大幅下降,失去对侵蚀性介质的阻挡能力。结论仅出现不符合目视可见和基体腐蚀特征,不能判定为腐蚀点。当出现肉眼可见的黑点,典型彗星状拖尾或只有彗星尾巴等形貌,可判定为腐蚀点。在实际生产检验检测过程中,可采取类似方法研究腐蚀点的评判方法,建立铝合金表面处理盐雾试验后腐蚀图谱和腐蚀点评定准则。     

铝合金微弧氧化技术应用研究

目的研究铝合金微弧氧化技术在产品三防方面的应用。方法选取四种不同牌号的常用铝合金结构件材料进行微弧氧化处理,并通过各种检测手段测定铝合金微弧氧化膜层的成分及形貌、硬度及耐磨、耐腐蚀等性能指标,并与硬质阳极氧化技术作对比。结果微弧氧化膜层厚度为20～120μm,氧化膜致密层硬度（Hv）〉900,致密层磨损率〈10^-4mm^3／（N·m）,盐雾试验时间〉96h,湿热试验时间〉10个周期,膜层性能优于硬质阳极氧化膜。结论微弧氧化技术能大大提高铝合金的耐磨和耐腐蚀性能,可应用于提升产品三防性能。     

钛合金表面微弧氧化涂层在模拟海洋环境下摩擦腐蚀规律研究

目的 研究TC17钛合金及其表面微弧氧化(Microarc Oxidation,MAO)涂层在模拟海洋大气环境下发生摩擦腐蚀行为的规律及特征.方法 利用微弧氧化技术,在TC17钛合金表面原位生长MAO涂层,通过SEM、EDS以及XRD对MAO涂层微观结构、元素分布以及相组成进行检测分析.采用电化学工作站和摩擦腐蚀设备研究试样在模拟海洋环境条件下的耐腐蚀及摩擦腐蚀的性能.结果 在硅酸盐中制备的MAO涂层,表面微孔尺寸较小,且分布均匀,MAO涂层与基体结合良好,无明显微裂纹等缺陷的存在,其平均厚度约为15.8μm.MAO涂层主要有金红石相、锐钛矿相和SiO2相组成.MAO涂层的自腐蚀电位较基体有所提高,而其钝化电流密度则显著降低.MAO涂层在腐蚀液中表现出较低的摩擦系数,开路电位缓慢降低.结论 TC17基体表面氧化膜在摩擦开始瞬间发生破裂,难以起到有效的防护作用,而MAO涂层由硬度较高的金红石相和SiO2相组成,在摩擦腐蚀过程中,能够起到优异的耐磨损腐蚀的作用.     

飞机用铝合金腐蚀行为和腐蚀预测研究现状及问题分析

针对不同的航空铝合金结构及部位,从腐蚀机理、腐蚀行为和腐蚀预测技术三方面较为系统地分析了研究现状及进展。在此基础上,明确了航空铝合金腐蚀预测技术需要进一步研究的问题,分别为飞机结构表面腐蚀环境的确定问题,材料在海洋大气环境下腐蚀电化学性能的准确测量问题,腐蚀预测模型的选取问题。     

新型航空清洗剂对航空铝合金防盐雾性能影响的分析

目的 评价新型航空清洗剂对航空铝合金防盐雾性能的影响。方法 对航空铝合金7075在施加清洗剂清洗后开展中性盐雾试验,通过扫描电子显微镜、能谱分析仪、高分辨率拉曼光谱等研究手段,对铝合金的表面形貌、组织成分及关键化学组分的变化情况进行对比分析,综合评价该清洗剂对铝合金的性能影响。结果 经过新型航空清洗剂清洗和6 h中性盐雾试验后,清洗剂仍在铝合金表面残留有保护膜,且清洗后的铝合金表面经盐雾实验后依然光亮,有明显的二次相颗粒,无絮状物和氯化钠结晶体,其表面褐色腐蚀斑点也更小。结论 经清洗后,铝合金的盐雾腐蚀程度明显更轻,说明清洗剂中的缓蚀剂成分起到了保护作用,该清洗剂具有防盐沉降的作用,可提升航空铝合金的防盐雾腐蚀性能。     

钛金属材料干摩擦磨损特性研究

目的研究钛金属材料干摩擦磨损失效机制。方法选用TA2工业纯钛和TC4钛合金材料,采用CETR UMT-3多功能摩擦磨损测试仪进行往复摩擦磨损试验,采集摩擦系数曲线,计算摩擦系数均值,从动态和静态分析钛金属材料的摩擦特性。采用Micromet-6030型自动显微硬度计测量样品材料表面硬度值,通过表面硬度分析耐磨损性能。采用Nova Nano SEM 650场发射扫描电镜并配置能谱仪对磨损表面和磨屑进行微观形貌观察和元素成分计量分析,从微观角度分析钛金属材料的磨损机理。采用Olympus Lext OLS3000-R型激光共聚焦显微镜测量磨损体积和轮廓,并观察磨损表面的三维形貌。结果频率对钛金属材料的摩擦系数和耐磨损性能影响较大,随着频率的加快,摩擦系数增大,数据跃变幅度增大,磨损体积随之增大。载荷对摩擦系数影响相对较小,随着载荷增大,在摩擦初期,摩擦系数有下降交汇趋势;摩擦后期,摩擦系数才明显上升,载荷与磨损体积之间基本呈线性增长关系。钛金属材料的磨痕呈现为"擦后型,随着载荷的增大和频率的加快,磨损体积轮廓呈现出加深变宽的趋势。TC4的表面硬度约为359.2 HV,TA2的表面硬度约为247.8 HV,前者比后者高出约111.4 HV。在相同试验条件下进行干摩擦磨损试验,TA2的磨损体积约为TC4的2.5倍,TA2的耐磨损性能相对较差。TA2的磨屑为细小的颗粒状磨屑,磨损表面存在严重的剥层脱落特征;TC4的磨屑粒径大小不一,在低频低载状态下,磨损表面有犁沟痕迹,不存在明显的剥落坑。随着载荷和频率的增大,摩擦表面层出现裂纹和碎化剥落现象。结论 TA2的磨损机制主要是剥层磨损和磨粒磨损。在低频低载状态下,TC4的磨损机制主要为磨粒磨损和氧化磨损,随着载荷和频率的升高,在瞬时闪现温度和载荷的作用下,其磨损机制主要为粘着磨损和剥层磨损。     

pH值变化对B30铜镍合金腐蚀电化学行为的影响

采用电化学阻抗谱、动电位极化曲线等电化学测试方法,研究了NaCl（质量分数为3．5％）溶液中pH值变化对B30铜镍合金腐蚀电化学行为的影响。结果表明：随着溶液pH值升高,B30材料的腐蚀行为由均匀腐蚀变为点蚀;材料阻抗值和瞬时腐蚀速率提高,极化电流密度降低;材料发生点蚀的倾向增大。     

Si对低合金钢耐海水腐蚀性能影响的电化学研究

目的研究Si对低合金钢耐海水腐蚀性能的影响。方法采用真空电弧炉冶炼了不同硅含量的低合金钢,通过极化试验研究钢在海水中的腐蚀特性。采用交流阻抗和线性极化研究锈层对钢的保护作用,并对夹杂物进行SEM及EDAX分析。结果当硅的质量分数小于0.9%时,其在海水中的腐蚀速度随硅的质量分数增加而增加;当硅的质量分数大于0.9%时,其在海水中的腐蚀速度随硅含量的增加而减小。随浸泡时间延长,钢的耐蚀性降低。结论 Si的质量分数为0.9%时,钢耐蚀性的最好,锈层对钢的腐蚀不具有保护作用。