蠕变时效对Mg-8.8Gd-3.4Y-1.5Nd-0.5Zr合金力学性能和微观组织的影响

采用蠕变时效实验、维氏硬度、透射电子显微镜(TEM)和拉伸性能测试等手段研究蠕变时效在相同时间下对Mg-8.8Gd-3.4Y-1.5Nd-0.5Zr合金力学性能和显微组织影响。研究结果表明:Mg-8.8Gd-3.4Y-1.5Nd-0.5Zr合金蠕变时效时的稳态蠕变速率随着蠕变应力的增加与温度的升高而增大;蠕变时效能够细化析出相尺寸,加快合金时效析出相析出速率,从而缩短到达峰值时效的时间;外加应力会使合金β′相产生应力位向效应,导致合金形成β′相与β′e交错排列的链状析出相,应力位向效应对合金的力学性能产生不利影响。     

高性能碱土耐热镁合金的显微组织和蠕变性能

利用光学显微镜(OM),扫描电镜(SEM)及透射电镜(TEM)系统研究了碱土元素Sr和Ca加入Mg-4Al基合金后的显微组织,并测试了其抗蠕变性能. 实验合金的铸态组织均由α-Mg和沿枝晶界分布的第二相组成. 2% Sr加入基体合金中能观察到沿晶界的离异共晶和层片共晶Al4Sr相及块状三元τ相. 2% Ca的加入则形成了晶界层片Mg2Ca共晶和晶内的Al2Ca颗粒. 而在Mg-4Al-2Sr-1Ca中,晶界相为块状τ相和层片状Mg2Ca共晶,晶内也析出Al2Ca颗粒. 在Mg-4Al-2Sr-1Ca基础上提高Al含量,粗大不规则共晶(Mg,Al)2Ca相在晶界处形成并不断增多,Mg2Ca及τ相逐渐减少,当Al含量到7%时,出现了新的细小层片状Al4Sr相. Sr、Ca元素加入Mg-Al合金,改善了合金的抗蠕变性能,其中Mg-5Al-2Sr-1Ca和Mg-6Al-2Sr-1Ca合金显示所有实验合金中最好的蠕变抗力. 根据Power-law公式,在175 ℃/50～80 Mpa和70 Mpa/150～200 ℃蠕变下,Mg-4Al-2Sr合金在较低应力(＜60 Mpa)下蠕变表现为扩散控制的位错攀移机制,而在高应力下出现Power-law公式的失效;Mg-4Al-2Sr-1Ca合金蠕变则受到了扩散控制的位错机制和晶界滑移机制的共同作用.     

Mg-4Nd和Mg-4Nd-0.7Zr合金显微组织和力学性能

制备了Mg-4Nd和Mg-4Nd-0.7Zr两种合金,并系统研究了它们在各种状态下的组织和性能.研究结果表明:铸态的二元Mg-4Nd合金由α-Mg基体和中间相Mg12Nd组成,少量Zr(0.7%质量百分数)的加入使合金铸态组织得到明显细化,且使Mg12Nd相呈网状连续分布于晶界.合金经热挤压加工后,强度和塑性均得到大幅度改善.由于在合金挤压及热处理过程中,Zr明显提高了再结晶温度并抑制了再结晶后晶粒的长大,因此Zr的加入使Mg-4Nd合金在挤压和时效处理后强度都有不同程度的提高.直接时效(T5)处理工艺能产生形变强化和时效硬化双重作用,使合金呈现良好的综合力学性能.在对合金时效组织的TEM观察中发现了β'和β两种沉淀颗粒,其尺度均在10~100nm之间,它们都对合金产生了沉淀硬化作用.     

Zr含量对医用Mg-5.5Zn-0.15Ca合金组织和性能的影响

在专用熔剂覆盖和氩气保护下制备Mg-5.5Zn-0.15Ca、Mg-5.5Zn-0.15Ca-0.5Zr、Mg-5.5ZnCa-0.6Zr、Mg5.5Zn-0.15Ca-0.7Zr、Mg-5.5Zn-0.15Ca-0.8Zr镁合金.采用光学显微镜、X射线衍射仪、室温力学测试设备对合金的显微组织与力学性能进行分析,研究Zr元素对热处理前后合金晶粒大小及铸态力学性能的影响.显微组织观察表明:Zr能显著地细化Mg-5.5Zn-0.15Ca合金的晶粒,随Zr元素含量的增加,合金的抗拉强度和伸长率均得到较大提高.     

Heusler合金Fe_2VAl的晶体结构与热电性能研究

采用真空电弧熔炼和放电等离子烧结技术制备了Full-Heusler合金Fe_2VAl,利用XRD、XPS对合金的物相结构与成分进行表征,在300～800K温度区间内测试了合金的Seebeck系数、电阻率、热导率等热电参数,并将实验结果与基于L2_1有序结构Fe_2VAl合金的模拟计算值进行了比较。结果表明,实验所制的合金样品中Fe、Al、V原子比接近于2∶1∶1,基本满足Fe_2VAl合金的成分配比;结合XRD衍射谱及10K下合金的饱和磁矩可知,所制合金样品中除了完全有序的L2_1结构相外,还存在部分的B2相。另一方面,基于热电性能测试结果可知,所制Fe_2VAl合金表现出典型的n型半导体特性,其Seebeck系数和电阻率随着温度的升高而降低,这与利用VASP和BoltzTraP软件包结合计算得到的L2_1结构Fe_2VAl合金的热电参数随温度(300～800K)的变化趋势相符合;合金的热导率随着温度的升高呈先降低后升高的趋势,在500K附近具有极小值,而无量纲参数热电优值ZT在500K附近达到最大值,约为0.052。     

Al含量对AJC镁合金显微组织和力学性能的影响

以Mg-4Al-2Sr-1Ca合金为基体,在提高合金中Al含量的基础上,配制了不同成分的几种Mg-(4-7)Al-2Sr-1Ca合金.研究了Al含量对Mg-Al-Sr-Ca合金显微组织和力学性能的影响.研究发现,Mg-4Al-2Sr-1Ca合金的主要组成相为α-Mg,沿枝晶界分布的Mg2Ca α-Mg共晶相、Mg-Al-Sr三元相及晶内Al2Ca颗粒相.当Al元素质量分数增大到5%～6%时,合金中出现了(Mg,Al)2Ca相;进一步增大Al元素质量分数至7%,另一种新相Al4Sr相也被观察到.随着Al含量的增大,合金的强度和塑性在室温和高温下都有所上升.在175℃/70MPa和200℃/70MPa下,Mg-5Al-2Sr-1Ca和Mg-6Al-2Sr-1Ca合金表现出了比其他合金更好的高温抗蠕变性能.     

纤维素基多孔碳的制备及其CO2吸附性能研究

以甲基纤维素为原料,改变水热碳化温度得到不同水热产物,随后对其进行化学活化得到多孔碳样品。研究水热温度对多孔碳样品形貌和孔结构的影响,测试了样品在不同压力下的CO₂吸附性能。结果表明,水热温度对纤维素基多孔碳的孔结构影响较大。随着水热温度的升高,其比表面积、孔容、微孔比表面积、微孔孔容均呈现出先增大后减小的趋势,平均孔径则先减小后增大。CO₂吸附量也先增加后减小。样品ACe-270在纤维素基多孔碳中吸附性能最优,在温度为25 ℃、压力分别为0.1、0.2、0.3、0.4 MPa的条件下,其CO₂吸附量分别为0.65、1.92、3.76、5.23 mmol·g^-1。     

不同电压下钼酸钠对镁合金微弧氧化膜的影响

在硅酸盐体系中添加钼酸钠,对比研究不同电压下钼酸钠对AZ91D镁合金微弧氧化膜层耐蚀性的影响.通过TT260涂层测厚仪、SEM和XRD分别检测了膜层厚度、膜层表面形貌和物相组成.采用点滴和电化学实验评估了膜层的耐蚀性能.结果表明:电解液中加入Na_2MoO_4后,膜层厚度变化不大,膜层点滴耐蚀性有所降低,但电化学耐蚀性呈增加趋势.在高电压下,添加0.42g/L Na_2MoO_4获得的膜层耐蚀性最佳,比低电压下的高约1个数量级,比无添加剂时的高出31倍,比基体高约2个数量级.同时,Na_2MoO_4的加入,可在AZ91D镁合金表面制得棕色系的膜层,起显色作用的物质是MoO2,该物相微溶于HNO3,但在电化学测试的NaCl介质中化学性质稳定,故可根据应用场合进行选择性使用.     

Cu/Mg含量对2024铝合金耐蚀性能的影响

Cu元素和Mg元素是2024铝合金中的主要添加元素,这两种元素的含量对合金的性能有至关重要的影响。针对Cu/Mg的质量比分别为3.49,2.38和2.19的三种合金,利用极化曲线、电化学阻抗谱、晶间腐蚀、表面粗糙度测试以及光学显微镜、扫描电子显微镜观察等手段研究Cu/Mg的质量比对2024铝合金耐腐蚀性和化学铣切表面粗糙度的影响。研究结果表明：腐蚀电流对2024铝合金的耐蚀性影响要大于腐蚀电势;随着Cu/Mg的质量比的增加,合金氧化膜厚度增加;当Cu/Mg为2.38时,合金的电化学腐蚀速率为24.3 μm/a,电荷转移电阻为23 662 Ω/cm²,晶间腐蚀深度为134.3 μm,化学铣切表面粗糙度为0.753 μm,此时综合性能最好。     

稀土镧对Mg-7Al-2Zn镁合金阳极材料腐蚀和电化学性能的影响

制备了Mg-7Al-2Zn、Mg-7Al-2Zn-0.05La、Mg-7Al-2Zn-0.10La 3种镁合金阳极材料,研究了稀土镧元素对合金在质量分数为3.5%的NaCl溶液中的腐蚀和电化学性能的影响。采用析氢和自腐蚀测试、扫描电子显微镜、电化学工作站、蓝电测试系统,研究了镁阳极的腐蚀行为和电化学性能。结果表明：镧元素的添加显著抑制了Mg-7Al-2Zn合金的析氢反应,提高了合金的耐蚀性,腐蚀方式由不均匀腐蚀向均匀腐蚀转变。添加少量的La可以保持镁合金的活性。Mg-7Al-2Zn-0.05La合金作为阳极材料时,镁空气电池的放电电压和能量密度达到最大值,分别为0.96 V和1 092.8 mWh·g^-1。     

磁控溅射表面镀膜对Nd2Fe14B稀土永磁体抗腐蚀性能的影响

在Nd₂Fe₁₄B稀土永磁体基体表面,采用磁控溅射（直流+射频）技术制备了Ti/Ni,Ti/Al和Al/Ni等二元合金薄膜和Ti/Al/Ni三元合金薄膜。并通过中性盐雾试验、腐蚀失重计算、电化学腐蚀试验、金相观察等方式,对比研究了不同表面处理对Nd₂Fe₁₄B稀土永磁体基体抗腐蚀性能的影响,并构建了腐蚀模型。研究发现：Ti/Ni,Ti/Al和Al/Ni等二元合金薄膜和Ti/Al/Ni三元合金薄膜均有效地提高了Nd₂Fe₁₄B稀土永磁体基体耐中性盐雾腐蚀和电化学腐蚀的能力;Ti/Al/Ni三元合金薄膜较Ti/Ni,Ti/Al和Al/Ni等二元合金薄膜有更优良的综合耐腐蚀性能,其磁控溅射工艺参数为：Ar流量60 sccm,基片温度常温,Ni,Al,Ti的溅射功率都为250 W,基片转速20 r·min^-1,镀膜均速0.3 nm·s^-1,总计溅射时间1 h。     

镍基合金CMSX-4在3.5wt.% NaCl溶液中的腐蚀行为

研究二代镍基合金CMSX-4在质量分数为3.5% NaCl溶液中的腐蚀行为,对该类合金在海洋性环境条件下的应用具有深远意义。通过动电位极化方法研究室温条件下镍基合金CMSX-4在3.5 wt.% NaCl溶液中的电化学行为,利用扫描电子显微镜（SEM）、能谱分析仪（EDS）和X射线光电子能谱仪（XPS）对合金表面阳极腐蚀产物进行微观形貌观察及成分分析。研究表明,CMSX-4合金具有一定的钝化能力,钝化区间比较宽广;在镍基合金CMSX-4表面上形成的腐蚀产物可大致分为两层,表层主要由Ni （OH）₂、Cr （OH）₃、Co （OH）₂和Al （OH）₃等氢氧化物组成,内层主要分布着NiO、Al₂O₃、CoO、Cr₂O₃和CrO₃等氧化物及组成合金基体的各种金属;由Ni （OH）₂和Cr （OH）₃等氢氧化物组成的腐蚀产物膜外层能够在腐蚀介质和金属之间产生较好的屏蔽效果;构成腐蚀产物膜内层的NiO、Al₂O₃、Cr₂O₃和CrO₃等氧化物有利于产物膜内层与外层之间建立一定的空间电荷区,对稳定腐蚀产物内层有很大帮助。研究表明CMSX-4合金在海洋性环境中具有一定的耐蚀性能。     

MnO2/碳纳米球电化学超级电容器电极材料的制备与性能研究

利用水热法合成了纳米棒状的MnO_2/碳纳米球(CNPs)作为电化学超级电容器的电极材料.利用场发射扫描电镜(FESEM)、X射线衍射光谱分析(XRD)对样品的微观形貌、物相进行分析;利用循环伏安法和恒电流充放电测试材料的电化学性能.结果表明:纳米棒状MnO_2/CNPs复合材料具有良好的电化学性能.在0.1 A/g的电流密度,1 mol/L Na_2SO_4电解液中,电极材料的比电容高达305.6 F/g,远高于纯碳球的比电容(49.3 F/g),当电流密度增至5 A/g时,材料的比电容为235 F/g,比电容仍能保持76.9%.     

TiO2/SiO2/GQDs双层增透膜的制备及其在太阳能板中的应用

采用溶胶-凝胶法制备了SiO₂ 和TiO₂ 纳米溶胶,采用水热法制备了石墨烯量子点（graphene quantum dots,GQDs）。为进一步提高光伏太阳能板的透光率,设计了一种TiO₂/SiO₂/GQDs双层增透膜结构。探究了薄膜的结构、自清洁性能和增透性能,并进一步讨论了GQDs在增透性中的作用。结果表明,SiO₂-TiO₂/TiO₂-GQDs结构的双层薄膜厚度为120 nm时,太阳能板上的光透过率由未涂敷的85%增加至95%。接触角实验和室外耐环境性能实验测试表明,复合膜层接触角为10°,并具有良好的亲水性和耐环境性能。此外,户外实验结果表明,涂覆该薄膜的太阳能电板发电效率提高6%。由此说明双层增透膜可有效地提高太阳能电池板的光能利用率和使用寿命,可高效地利用太阳能。     

新型可焊6005A铝合金的腐蚀行为

采用电化学交流阻抗谱,极化曲线以及浸泡腐蚀实验研究了Cu含量变化对高速列车用6005A铝合金电化学腐蚀行为的影响.结果表明:在商用6005A铝合金基体中添加适量的Cu元素,可有效提高氧化膜的致密性.当添加Cu质量分数为0.4%时,轧制态6005A铝合金电化学交流阻抗图谱中腐蚀反应电阻Rct值较大,双电层电容Q2值较小,极化曲线出现了较宽电位范围的阳极钝化区.但合金自腐蚀电流小幅增加,显示合金局部耐蚀性下降.在质量分数为3.5%NaCl溶液中进行的浸泡实验显示,随着浸泡时间的延长,自制6005A铝合金依次发生点蚀、晶间腐蚀和剥蚀.合金表面氧化膜致密性是影响材料抗腐蚀能力的主要因素.     

电源参数及KF和SiC纳米颗粒对ZK60 镁合金微弧氧化膜的影响

对ZK60镁合金在硅酸盐体系、不同的电源参数情况下进行微弧氧化研究.通过实验分析,得到如下结果:微弧氧化时间对膜层的耐蚀性能有较大的影响.当膜层生长到一定厚度后,耐蚀性随微弧氧化时间的延长而变差;当电流较小时,膜层均匀,孔洞较小,当电流增大时,膜层粗糙,孔洞变大,并且容易产生裂纹;KF对镁合金微弧氧化膜层的生成有很好的促进作用,当加入KF为12g/L时,膜层厚度较没加KF增加一倍多,耐蚀性也得到很大提高.当F-浓度过高时,生成的膜层粗糙,而且容易脱落.在电解液中加入纳米SiC颗粒对微弧氧化膜层的厚度和耐蚀性无明显影响.     

Surface characteristics and corrosion resistance of biodegradable magnesium alloy ZK60 modifi ed by Fe ion implantati on and deposition

The ZK60 magnesium alloy has been modified by Fe ion implantation and deposition with a metal vapor vacuum arc plasma source. The surface morphology, phase constituent and elemental distribution are determined by scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, X-ray diffractometer and Auger electron spectroscopy. The results show that Fe thin film is deposited on ZK60 alloy and the corresponding thickness increases from 2.73 μm to 6.36 μm with increasing deposition time. A transition layer mainly composed of Mg, Fe and O elements is formed between Fe thin film and ZK60 substrate. The potentiodynamic polarization tests reveal that a high corrosion potential and a low corrosion current density are detected for the Fe deposited ZK60 alloy, indicating the improvement of corrosion resistance. The tensile deformation test indicates that the Fe deposited film on the ZK60 substrate can sustain 1% tensile strain without any cracks.     

镁合金表面MoS2/树脂杂化涂层的制备及其摩擦磨损和电化学性能研究

以水作为分散介质,制备了含丙烯酸树脂和MoS2颗粒的分散液,以阳极氧化为前处理,采用电化学共沉积法在镁合金表面制备了MoS2/树脂杂化涂层;采用MR 060型多功能摩擦磨损试验机考察涂层的摩擦磨损性能,并分析其磨损机制;采用PARSTAT2273型电化学工作站测试涂层的电化学阻抗谱及极化曲线;利用扫描电子显微镜和能谱仪分析涂层的表面形貌及结构.结果表明：所制备的涂层厚度高达50 μm,在质量分数为3.5%的NaCl溶液中表现出优异的耐腐蚀性能;MoS2的加入,能够有效降低涂层的摩擦系数,提高其耐磨性.     

Corrosion behavior and characteristics of the product film of API X100 steel in acidic simulated soil solution

The short-term corrosion behavior of API X100 steel in an acidic simulated soil was investigated by electrochemical measurements and soaking experiments, followed by corrosion morphology observations and X-ray photoelectron spectroscopy analyses. The results show that X100 steel exhibits an obvious pitting susceptibility in an acidic soil environment. Pits nucleate after approximately 10 h of immersion. Along with the nucleation and growth of the pits, the charge-transfer resistance and open-circuit potential first increase sharply, then decrease slowly, and eventually reach a steady state. The maxima of the charge-transfer resistance and open-circuit potential are attained at approximately 10 h. The evolution of the electrochemical process is confirmed by the analysis of the product film. The product film exhibits a porous and loose structure and could not protect the substrate well. The product film is primarily composed of ferrous carbonate and ferrous hydroxide (Fe(OH)₂). The concentration of Fe(OH)₂ in the product film increases from the inside to the outside layer.     

Hydrothermal synthesis of hydroxyapatite coating on the surface of medical magnesium alloy and its corrosion resistance

The early corrosion control of biomedical magnesium alloy is an important measure to determine its good performance during implantation into human body. The deposition of calcium phosphate biological coating is the most effective solution at present. In this paper, hydroxyapatite (HAP) coating was hydrothermal synthesized on the surface of AZ31B magnesium alloy, and the influence mechanism of hydrothermal synthesis temperature, time and solution concentration was investigated. The synthesis conditions and deposition mechanism of hydroxyapatite coating without DCPA (CaHPO₄) were proposed. The surface morphology of the coating was observed by field emission electron scanning microscope (FESEM). The types and contents of microelements in the material were analyzed by energy disperse spectroscopy (EDS). Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) was used to analyze the functional group information of the coating surface. The corrosion resistance of different experimental groups was studied by electrochemical test. The results showed that when the calcium phosphate solution concentration was 0.1 ?mol/L and the calcium/phosphorus ratio was 1.67, the coating had better morphology structure and corrosion resistance, and the calcium/phosphorus ratio of HAP crystals reached 1.58, the epit of the prepared AZ31B-HAP coating by bare metal increased from ?1.51 ?V to ?1.18 ?V, the impedance value reached 1.0 ?× ?10⁵ ?Ω?cm², and the early corrosion of magnesium alloy substrate was effectively delayed.