5A05铝合金表面超疏水结构的制备及耐腐蚀性研究

腐蚀失效是制约铝基金属构筑物应用与发展的瓶颈。作为一种稳定的功能性改良新技术,表面超疏水化为解决金属腐蚀问题提供了有效途径。本文以5A05铝合金为研究对象,提出一种简单低成本的制备方法,实现了超疏水/耐腐蚀表面的可控构筑。采用电火花线切割技术,开展基材表面微米级褶皱与纳米级凹坑结构的一步高效制备研究,并对结构改性后的润湿性和耐腐蚀性进行系统测量与表征。结果表明,改性后的表面水滴静态接触角高达152.7°,滚动角仅为7.1°,表现出优异的超疏水性。进一步的电化学测试结果表明,超疏水表面通过改变界面作用行为,减弱了固-气-液复合接触界面间腐蚀介质的作用行为与过程,对表面耐腐蚀性产生决定性影响。本研究为拓展铝合金的工程应用奠定了坚实基础,尤其在海洋工程领域显示出巨大的应用潜力。     

航空用超疏水7075铝合金的高效可控制备及防腐机理

采用简单、高效、低成本的刻蚀技术,实现了航空用超疏水7075铝合金的规模化可控制备。阻抗测试表明,制备得到的超疏水7075铝合金的电荷转移电阻增大,双层电容明显减小,耐腐蚀性能得到显著改善。该研究对开拓绿色航空时代、创新合金材料腐蚀防护新技术具有重要经济价值和现实意义。     

超快激光制备材料表面微纳结构的研究进展

超快激光具有脉冲宽度短、峰值功率高的特点,相对于长脉冲对材料造成的热影响几乎为零,这使得利用超快激光加工材料逐渐受到科学界的重视。 文中综述了超快激光辐照材料表面产生微纳结构的机理,总结了超快激光制备材料表面微纳结构的主要特点以及特殊性能的表现,针对超快激光加工不同种材料和采取不同种加工工艺两个方面进行论述,对材料表面结构的形貌形成、展现的性能及研究结论加以说明,并对各个工艺的优缺进行了讨论。 最后对超快激光制备仿生功能表面和生物医学材料表面等最新发展趋势进行了总结,并对超快激光制备材料表面微纳结构在未来研究发展中会遇到的问题进行了展望。     

铝合金超疏水表面的构建及其稳定性与自清洁性能研究

目的 通过化学刻蚀结合阳极氧化法,制备具有优良机械稳定性和自清洁性能的铝合金超疏水表面.方法 采用盐酸化学刻蚀结合草酸阳极氧化法,对1060型铝合金表面构筑了具有阶梯-孔状微纳结构,再经过低表面能物质十八胺的修饰,获得了超疏水表面.探索表面微纳米结构对铝合金超疏水表面机械稳定性等性能的影响.结果 经过砂纸磨损200 c...     

微纳结构表面防冰研究进展

首先从冰的2种形成机理—均相成核和非均相成核进行了阐述,并介绍了液体在固体表面上的润湿现象。在此基础上,根据微纳结构防冰机理,分别综述了在固体表面结冰的前、中、后不同时期的最新防冰除冰策略。结冰前,借助液滴的脱落和自除预防固体表面结冰;结冰时,可通过延长冰的冻结时间,延缓冰在固体表面上的覆盖;结冰后,降低冰在固体表面的附着力,使之更易脱离固体表面,达到防冰除冰的需求。最后,对于如何提高微纳结构表面的耐久性进行了总结,对有关这些问题的最新研究成果进行了归纳和讨论,并对今后微纳结构表面防冰除冰的研究进行了展望。     

微纳复合沟槽形铝合金表面的结冰性能

为开发具有抗结冰性能的稳定性铝合金功能表面,采用高速电火花线切割加工技术(Wire cut electrical discharge machining,WEDM)在铝合金表面加工出沟槽形复合微结构,对其润湿性和结冰性能进行测试,并对机理进行分析。结果表明,铝合金表面构建的微纳复合微结构形成了"气垫"效应,减少了液滴与基底的接触面积,增加了液滴在材料表面的表观接触角。测试环境的温度和湿度由于分别改变了材料表面液滴的表面张力和液滴体积,从而改变了材料表面的润湿性。材料表面的润湿性对抗冰效果有重要影响,超疏水表面表现出优异的抗结冰性能,疏水表面次之。抗结冰机理分析发现,沟槽内微结构"捕获"的气体,减小了液滴与固体表面的实际接触面积,加大了液滴重心与冷表面间的距离,增大了形成冰核的热力学势垒,延长了结冰时间,使微结构表面具备一定的抗结冰效果。     

单晶硅表面微纳结构构建及其疏水性能分析

利用去除晶胞的方式在单晶硅100晶面的表面构建不同结构的光栅微纳结构及方柱阵列微纳结构,同时采用MD数值模拟方法,结合疏水结构模型,建立适用于光栅及方柱阵列微纳结构的结构模型,将理论接触角与仿真测量接触角对比并分析,从微观尺度上验证试验结果,得出两种结构参数对表面疏水性能的影响。研究结果表明：在去除一层晶胞的前提下,方柱阵列微纳结构的接触角为131°,其疏水性能更强。而结构参数在Cassie Baxter模型条件前提下,疏水性能随着疏水结构间的间距宽度增加而增大,随疏水结构宽度增大而减小。     

微纳超疏水钛合金表面的制备及其性能研究

目的 制备超疏水自清洁的Ti6Al4V合金表面。方法 首先使用飞秒激光在Ti6Al4V合金表面预制备微米级结构,然后将预制备的样品置于1.0 mol/L的氢氧化钠溶液中,在超声水浴状态下进行电化学去合金,获得微纳米复合结构。经表面改性后,得到微纳超疏水钛合金表面。结果 经复合制备的微纳超疏水表面结构由微米级的梯形凸柱阵列,以及通过电化学去合金形成的三维纳米孔洞骨架和沉积的微米或亚微米金属氧化物组成。经过表面改性后,该微纳复合结构表面呈现优异的超疏水性,其接触角可达162.5°,滚动角低至3.4°。自清洁性能测试结果表明,该微纳超疏水钛合金表面展现出优异的低黏附性和自清洁性,1滴水对表面的清洁效率达到99.8%。激光加工参数与静态水接触角之间的关系表明,接触角与扫描间距呈负相关,与能量密度、重复次数呈正相关。结论 飞秒激光结合电化学去合金方法制备的具有微纳结构的钛合金表面呈现出优异的超疏水自清洁性能,通过改变激光加工参数能够有效增大表面的静态水接触角,为后续研究提供了一定参考。     

微纳复合结构超疏水铝表面抑霜特性研究

目的从微观上揭示超疏水表面的抑霜机理。方法运用化学刻蚀法制备微纳复合结构超疏水铝表面,在制冷实验台上对试件结霜过程进行微观可视化观测,并分析试件的霜晶演化规律。将超疏水铝片冷面温度分别设置为–5、–10、–15℃三个档次,通过对比普通铝片和超疏水铝片表面的霜晶高度与霜晶质量,结合相变动力学、经典成核理论、传热与传质理论解释相关结霜与抑霜机理。结果不同的实验阶段及不同的实验温度条件下,超疏水铝表面本身的抑霜效果虽然有差异,但是相比普通铝表面的抑霜特性,超疏水铝表面都具有一定的抑霜效果,结霜过程整体滞后,霜层高度发展相对缓慢,实验进行了10min后,超疏水表面的霜层高度只有普通表面的35%。结论由于冷凝水珠在冷表面形成Wenzel状态,水珠浸润在微细结构中,在一定的条件下,超疏水铝表面可有效延缓冷凝水珠的生成,从而抑制结霜。在结霜后期,当冷凝水珠冻结,且在表面布满霜晶后,抑霜效果相对恶化。在经月桂酸修饰后,普通铝表面也具有一定的抑霜性能,但效果明显弱于具有微纳复合结构的超疏水表面,因此建议在制作表面有抑霜需求的材料时,可以以延缓冷凝水珠的生成为技术手段,制作合适的表面微纳结构,以期达到最大程度地抑霜的目的。     

材料表面微纳结构的制备及其研究进展

介绍了材料表面微纳结构的几种制备方法及其特点,重点阐述了化学刻蚀法制备微纳结构及其结果分析,以及微纳结构对材料表面的润湿性和摩擦性能的影响,综述了材料表面微纳结构在国内外的研究进展,并对其发展进行了展望.     

微纳米银花状球结构的化学制备技术现状与展望

近年来,微纳米银花状球结构的化学制备技术备受人们关注。阐述了微纳米银花状球结构的化学还原沉淀制备技术,探讨化学化学还原沉淀制备花状球的形成机理。银花状球由纳米片或棒等其他纳米形貌构成,因此表现出独特的光、催化等性能,在催化、生物等方面具有巨大潜在应用。     

5A02铝合金磁脉冲胀形试验与模拟研究

磁脉冲板材成形属于高速率变形,应变速率可达到100~1000 s-1,因此导致变形过程的大量参数信息无法准确获取,给磁脉冲变形过程的研究与分析带来了较大的困难。采用数值模拟和工艺试验相结合的方法,对5A02铝合金磁脉冲胀形过程进行了研究,分析了不同放电电压条件下板材的磁场分布以及运动过程。结果表明,胀形首先在电磁力最大区域先发生变形,随后带动其他区域变形,板材的变形速度在0.2 m·s-1时达到最大,其中间区域测得速度最大可达116 m·s-1,胀形在0.6ms达到最大值,而后由于回弹其胀形高度有小幅下降。     

激光电沉积复合制备定域微纳结构及其超疏水性能研究

目的 实现金属超疏水表面特定微纳结构的定域制备。方法 利用激光电沉积复合工艺(LECP)制备出由Cu微米锥和Ni纳米锥所组成的定域微纳结构。首先,依次使用800目和2 000目砂纸机械抛光纯铜表面,皮秒激光刻蚀纯铜表面,获得周期性的微米锥结构,并电解去除熔融产物。在电沉积加工过程中引入激光辐照,进而控制Ni纳米锥结构的定域生长。分别将机械抛光、激光刻蚀、激光刻蚀后电沉积(常温、60 ℃)、LECP所制备的微纳结构表面进行化学改性处理,对所得样品的表面形貌、化学成分、疏水性能、自清洁、延迟结冰和耐腐蚀性能进行对比分析。结果 与激光刻蚀后电沉积相比,LECP能够定域制备Ni纳米锥结构。LECP定域制备的微纳结构表面经化学改性后实现了超疏水,其接触角为163°±2°,滚动角为1°±0.5°。与未加工微纳结构的表面相比,LECP制备样品表面水滴结冰时间延长近5倍,腐蚀电流密度减小了2个数量级。结论 本研究通过LECP实现了表面微纳结构的定域制备,为超疏水表面的应用提供了一种新的技术手段。     

金属基超疏水防腐蚀涂层的构建方法现状

金属腐蚀不仅带来巨大的经济损失,也给我们的人身安全带来隐患,因此,采取有效的金属防腐蚀措施刻不容缓.由于超疏水涂层在金属腐蚀防护中优异的性能,综述了金属基超疏水涂层的主要构建方法,包括水热法、溶胶-凝胶法、电化学沉积、溶液浸渍沉积法、自组装法、化学(电)刻蚀法、接枝聚合法和模版法,探讨了各种制备方法的优缺点,并展望了超疏水涂层在金属防腐蚀方面的发展方向.     

焊丝成分和焊后热处理对汽车用新型铝合金焊接接头的影响

采用不同焊丝焊接2024铝合金,并研究热处理前后铝合金焊接接头组织和性能的变化。研究结果表明,采用铝铜焊丝焊接铝合金,焊接接头经550℃,2 h固溶和150℃,7 h时效处理后,抗拉强度达到398 MPa,屈服强度达到345 MPa。采用铝镁焊丝时,热处理对铝合金焊接接头固溶作用不明显,热处理前后显微硬度变化不大。采用铝铜焊丝或铝硅焊丝时,热处理后铝合金焊接接头由铸态组织转变为时效态组织。采用铝铜焊丝的焊接接头显微硬度在焊缝区出现突变现象;采用铝硅焊丝的焊接接头显微硬度在焊缝区出现最低值。     

Effect of deformation temperature on the formation of ultrafine grains in the 5052 Al alloy

Effects of the annealing temperature on microstructures and mechanical properties of 5052 Al alloy that have received 88% reduction at cryogenic temperature were investigated for an annealing temperature range of 150–300°C, in comparison with those at room temperature. Equiaxed grains, approximately 200nm in diameter, were observed in 5052 Al alloy deformed 88% and annealed at 200°C for 1 h. When compared with the deformation at room temperature, the deformation at cryogenic temperature showed higher strengths and equivalent elongation after annealing at temperatures below 200°C. However, for annealing above 250°C, materials deformed at cryogenic temperature showed lower strength than those deformed at room temperature. This behavior might be attributable to the higher rate of recrystallization and growth in materials deformed at cryogenic temperature during annealing, due to the lager density of dislocations accumulated during the deformation.     

Effect of Al5Ti1B master alloy on microstructures and properties of AZ61 alloys

AZ61 alloys with different levels of Al5Ti1B master alloy additions were prepared by conventional casting method.The effects of Al5Ti1B contents and holding time on microstructures and microhardness of AZ61 alloys were studied by XRD,OM and microhardness testing techniques.The results show that when the addition level of Al5Ti1B master alloy is less than 0.5%(mass fraction),the average grain size of the alloys decreases with the increase of Al5Ti1B content at the same holding time.But the grain size increases somewhat with further addition of Al5Ti1B.The average grain size of the alloys decreases with the increase of the holding time as it is less than 30 min at the same addition level of Al5Ti1B.It is considered that TiB2 particles can serve as the heterogeneous nucleation sites ofα-Mg during solidification,and heterogeneous nucleation is the main reason for the grain refinement of AZ61 alloys.The microhardness of the refined AZ61 alloys with 1.0%Al5Ti1B addition is increased by about 8%.     

Anomalous yielding in the complex metallic alloy Al13Co4

The single crystal deformation behaviour of orthorhombic Al₁₃Co₄ has been studied below the brittle-ductile transition temperature observed in bulk material from room temperature to 600 °C, using indentation, microcompression and transmission electron microscopy. At room temperature, slip occurred most easily by dislocation motion on the (0 0 1)[0 1 0] slip system, as observed in the ductile regime at high temperatures. However, as the temperature was increased towards 600 °C, the slip pattern changed to one consisting of linear defects running perpendicular to the loading axis. Serrated flow was observed at all temperatures, although at 600 °C the magnitude of the serrations decreased. Anomalous yielding behaviour was also observed above 226 °C, where both the yield and the 2% flow stress increased with temperature, almost doubling between 226 and 600 °C. It has been suggested that this might arise due to the increasing stability of orthorhombic Al₁₃Co₄ with respect to the monoclinic form with increasing temperature. This is shown to be consistent with the theoretical predictions that exist.     

加水量与TEOS/MTES比例对有机-无机复合涂层防腐性能的影响

采用溶胶-凝胶法,以正硅酸乙酯(TEOS)和甲基三乙氧基硅烷(MTES)为前驱体,在钢片上制备有机-无机复合防腐薄膜。通过傅里叶红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)等测试手段研究薄膜材料的结构及性质的变化,并通过盐雾腐蚀试验和电化学阻抗谱测试对复合薄膜的防腐蚀性能进行检测,探讨加水量(R)、两种前驱体比例等溶胶凝胶过程工艺条件对防腐涂层结构及防腐性能的影响。结果表明,随加水量的增加,涂层防腐性能下降,随着TEOS/MTES比例由1:1到1:4,涂层防腐性能增强,涂层在R=2,TEOS/MTES=4时防腐性能最佳,较空白钢片阻抗提高2个数量级。