镁合金黑色微弧氧化膜在NaCl溶液中腐蚀电化学演变

目的 评价镁合金黑色微弧氧化热控膜层在氯离子作用下的腐蚀演变行为.方法 在电解液中添加不同浓度的添加剂制备微弧氧化膜层,分析不同微弧氧化膜试样在0.1 mol/L NaCl溶液中的电化学演变过程.采用电化学极化、电化学交流阻抗表征和拟合,结合扫描电镜等方法,对膜层演变规律及机理进行了探讨.结果 未经微弧氧化的镁合金自腐蚀电流密度为17.7 μA/cm2,自腐蚀电位为-1.464 V;经微弧氧化后,试样自腐蚀电流密度减小至0.09 μA/cm2,自腐蚀电位下降至-1.628 V.添加剂加入后制备的微弧氧化膜相比于镁合金基体,其耐蚀性能提高,且随着添加剂浓度的增加,耐蚀效果呈现先增加、后减弱的趋势,添加剂质量浓度在10 g/L时制备的膜层具有最好的防腐效果.镁合金微弧氧化热控膜层在NaCl溶液中腐蚀过程分为三个阶段:一是腐蚀性离子进入多孔膜层,引起界面熔融层变化;二是MgO与水分子反应造成内层膜更加致密,阻抗有所增加;三是腐蚀溶液接触到部分镁合金基底,发生电化学腐蚀,形成楔形效应,引发裂纹,最终导致局部腐蚀失效.结论 微弧氧化提高了膜层的耐蚀性能,其在0.1 mol/L NaCl溶液中的腐蚀过程可分为介质进入孔内、水合反应和局部腐蚀三个阶段.     

Fe盐掺杂镁合金微弧氧化膜的性能

为满足航天器电子结构产品对热控、防腐蚀功能的需求,采用Fe盐对镁合金微弧氧化膜层进行掺杂改性。采用扫描电镜、X射线衍射仪辐射计及极化曲线研究了Fe盐对微弧氧化膜层微观形貌、热控性能以及耐蚀性的影响。结果表明:镁合金微狐氧化膜层经Fe盐改性掺杂后,膜层微观孔径增大,外观为灰黑色至黑色;Fe盐以氧化物的形式均匀掺杂到膜层中;膜层经掺杂改性后,半球发射率由0.73提高至0.85以上,热控性能显著提高,而耐蚀性能较未掺杂膜层略有下降。     

基于数据驱动的航天器产品热处理技术

航天器研制任务呈现快速增长态势,趋向于批量化、快速响应、柔性定制等特性,但传统航天器热处理过程以手工操作为主,人工巡查记录数据,存在生产装备数字化差,过程数据及时性、准确性、完整性差,缺乏大数据分析的问题。以基于数据驱动的模块化工艺技术研究为核心,开展模块化工艺设计与执行;以热处理生产装备数字化及自主健康管理技术研究为基础,开展数字化装备与工艺技术等研究;以生产数据自动采集与集成、大数据分析技术研究为手段,开展数据自动采集与集成、质量问题分析与决策等研究,实现热处理生产装备数字化,热处理生产过程数字化管控,热处理过程数据自动采集与大数据分析,实现特种工艺信息化,显著提升宇航产品热处理本质生产能力。     

空间辐照模拟环境对消杂光热控涂层性能的影响

目的 研究空间辐照环境对SCB-1消杂光热控涂层性能的影响。方法 采用剂量为5000 ESH的真空-紫外辐照、总注量为2.5×10¹⁵ p/cm²的真空-质子辐照、总注量为2.5×10¹⁶ e/cm²的真空-电子辐照以及2.0× 10²¹atoms/cm²的原子氧辐照，分别对SCB-1型消杂光热控涂层进行模拟空间环境试验，分析空间辐照试验前后涂层太阳吸收比αS与半球发射率εH的变化，并通过X-射线光电子能谱(XPS)检测涂层表面元素状态变化，从而判断SCB-1涂层耐空间各项辐照因素的稳定性。结果 经真空-紫外辐照后，SCB-1涂层全波段αS下降了0.007~0.009，400~1100 nm αS下降了0.008~0.010;经原子氧作用后，SCB-1涂层全波段与400~1100 nm αS均下降了0.006~0.009;经真空-质子辐照后，全波段αS下降了0.004~0.005，400~1100 nm αS下降了0.005;经真空-电子辐照后，吸收比无明显变化。以上辐照过程中，SCB-1涂层的半球辐射率均无明显变化。结论 经历空间模拟辐照试验，SCB-1消杂光热控涂层展现出了极佳的抗空间辐照稳定性，可以满足后续GEO、LEO等航天器的长寿命设计使用需求。     

正钛酸锌无机热控涂层制备及其性能研究

目的开展以正钛酸锌(Zn_2TiO_4)为填料的无机热控涂层研究,丰富和发展具有低太阳吸收比(α_S)、高红外发射率(ε_H)的空间稳定热控涂层体系。方法首先以草酸、四氯化钛和氯化锌等为原料,通过共沉淀、高温固相烧结和酸性提纯结合的方法制备了Zn_2TiO_4粉体,并使用XRD和SEM对粉体的晶体结构和微观形貌进行了表征。然后以Zn_2TiO_4为填料,硅酸钾(K_2SiO_3)为粘接剂,配制了热控涂料。采用划格法和热循环试验对涂料的结合力和热环境适应性分别进行了研究。结果酸性提纯处理后,实现了高纯度Zn_2TiO_4填料的制备,粒径为0.5～3μm。Zn_2TiO_4/K_2SiO_3无机热控涂层的太阳吸收比为0.13±0.02,红外发射率为0.90±0.02,划格法的结合力等级为1级,经100次-196～200℃热循环试验后,涂层无脱落现象。结论使用高纯度Zn_2TiO_4填料制得的无机热控涂层具有优异的热控性能,可以满足航天器高效、长寿命的热控设计需求,在航天器外表面具有良好的应用前景。     

镁合金微弧氧化边角烧蚀的ANSYS仿真研究

采用有限元分析软件ANSYS建立了微弧氧化时AZ40M镁合金试样、辅助阳极及周围电解液环境的有限元模型,对其进行静电场中电场强度与焦耳热的有限元模拟,得出试样设置辅助阳极前后的电场强度及焦耳热分布云图,分析辅助阳极对试样表面电场强度均匀性的影响。将模拟结果与实际试验结果进行对比,认为辅助阳极的设置可以有效解决微弧氧化过程中边缘烧蚀的问题。     

淬火水温对喷射成形7055铝合金性能的影响

采用电子散斑法残余应力测试、显微硬度测试、拉伸力学性能测试、剥落腐蚀、极化曲线分析等手段,研究了淬火水温对喷射成形7055铝合金淬火残余应力、力学性能、时效硬化行为及剥落腐蚀性能的影响。结果表明:室温(25℃)淬火后试样表层存在严重的淬火残余压应力,L和LT方向残余应力最大值分别可达到-352 MPa和-302 MPa,提高淬火水温至60℃、80℃,L方向最大残余应力降低14%、25%,LT方向最大残余应力降低12%、31%。随着淬火水温由室温提高至60℃、80℃,7055铝合金时效硬化行为无明显变化,T74时效态拉伸性能差异不大,腐蚀电流密度逐渐增大,剥落腐蚀性能发生轻微恶化,由PB降低至PC、PC+。     

Fe~(2+)浓度对2A12铝合金微弧氧化膜性能的影响

为分析掺杂元素对微弧氧化膜热控性能的影响,获得更高太阳吸收比和发射率的热控膜层,采用磷酸盐体系、Fe~(2+)盐添加剂制备了微弧氧化(Micro anodic oxidation,MAO)膜,并研究了不同浓度Fe~(2+)盐添加剂对MAO膜层热控性能的影响;采用扫描电镜观察了MAO膜微观结构,结合EDS、XRD,分析了Fe~(2+)浓度对MAO膜层微观形貌、膜层成分、相组成、耐盐雾腐蚀性的影响规律。结果表明:Fe~(2+)进入了膜层,Fe元素含量随着添加剂中Fe~(2+)浓度升高而增加,太阳吸收比和发射率均先升后降,且在Fe~(2+)浓度为20 g/L时出现峰值0.89和0.83;掺杂Fe~(2+)进入膜层生成Fe3O4,显著提高了MAO膜的热控性能和耐盐雾性能;Fe~(2+)浓度在20 g/L时微弧氧化膜具有优异的热控性能(其太阳吸收比达αS0.89、发射率达εH0.83)和耐盐雾腐蚀性能。     

可视化燃料电池运行时间差异性研究

为了考察燃料电池启停过程中的特性,采用末端可封闭的可视化燃料电池单池进行发电实验,并采用数值模拟的方式分析杂质气体和产物水堵塞对电池性能的影响。实验结果表明,多次气体置换可提升反应气体的纯度,工作电压也随之上升,从而延长运行时间。燃料电池运行时间和置换次数呈对数线性关系。水气及水滴对可视化单池的运行时间具有一定影响,水气及水滴在一定程度阻碍了反应气体的进入,从而影响了可视化单池的运行时间。由于流道被水滴堵塞后,浓度过电压和欧姆过电压均会增加,导致有效电压减少。     

纳米多孔Pd-Cu/Pd-Ag催化剂的制备及其电催化性能EI北大核心CSCD

针对直接甲醇燃料电池(direct methanol fuel cell,DMFE)对高效阳极催化剂的需求,设计研发Ca-Mg-Pd-M(M=Cu,Ag)非晶合金前躯体体系,并采用去合金化制备系带-孔道双连续结构的纳米多孔Pd-Cu/Pd-Ag合金。通过设计前驱体合金比例可调节多孔结构的元素比例和尺寸,Pd元素可与Cu,Ag元素形成连续固溶体,在去合金化过程中可以降低Cu,Ag元素的扩散,进而细化纳米多孔的系带尺寸(由100 nm减小到10 nm)。相较于纳米多孔Pd,纳米多孔Pd-Cu/Pd-Ag合金表现出更优异的甲醇催化活性(催化电流强度:45 mA/mg)和抗毒化能力(J f/J b值为1.56),还具有低成本的优点,在直接甲醇燃料电池阳极催化剂方面有着良好的应用前景。