碳钢表面自组装有机无机杂化薄膜的研究

在碳钢表面制备一层薄而致密的磷化膜,然后采用逐层自组装方法在碳钢表面交替生成了硅酸钠无机膜和硅氧烷有机膜。研究其组装过程并对自组装膜的防腐蚀性能进行了表征。结果表明,磷化处理能提高自组装膜在碳钢表面的稳定性,有机无机杂化薄膜对碳钢有良好的保护作用。     

钼系复合缓蚀剂性能研究

以钼酸钠为主缓蚀剂,通过与硫酸锌、硅酸钠和十二烷基苯磺酸钠(SDBS)的复配制得钼系复合缓蚀剂,考察其对3.5%NaCl介质中碳钢的缓蚀性能。通过动电位极化曲线法和正交实验方法确定了最优缓蚀剂配方:钼酸钠50 mg/L、SDBS 30 mg/L、硅酸钠5 mg/L、硫酸锌2 mg/L。动电位极化曲线和失重实验结果一致表明:该复合缓蚀剂的缓蚀性能优异,对碳钢在3.5%NaCl介质的缓蚀率高达90%。同时用扫描电镜研究了碳钢表面的微观形貌变化。     

季铵盐型低聚表面活性剂对A3碳钢在盐酸介质中的缓蚀性能

以乙二胺、环氧氯丙烷、十二叔胺等为原料,无水乙醇为溶剂,通过开环和季铵化反应合成了季铵盐型低聚表面活性剂。应用腐蚀失重法研究了其在盐酸介质中对A3碳钢的缓蚀及其吸附性能。实验结果表明,在10%(ω)HCL介质中对A3碳钢具有优异的缓蚀性能,表面活性剂分子能自发地吸附在A3钢表面,在40 mg/L时其缓蚀效率已达91.5%,吸附行为符合Langmuir吸附等温式。     

酸介质中三氮唑苯胺化合物在Q235钢表面的吸附及其缓蚀作用

采用动电位极化、交流阻抗、失重测试等方法研究了一种新合成的三氮唑-苯胺化合物(DOT)在1mol/L HCl中对Q235钢的缓蚀性能,其腐蚀形貌用电子显微镜进行观察,结合吸附热力学和动力学,讨论其缓蚀机理。结果表明,在酸溶液中,DOT能同时抑制碳钢腐蚀的阴、阳极反应过程,是一种优异的混合型缓蚀剂,其浓度为0.001mol/L时缓蚀效率可达96%以上。吸附热力学表明DOT在碳钢表面上的吸附过程为放热过程,其在碳钢表面的吸附服从Langmuir等温式,属于物理和化学吸附。     

膦甲基酰胺缓蚀剂在碳钢表面的缓蚀机理研究

采用极化曲线法、失重法及俄歇电子能谱分析等研究了一种新型油田污水缓蚀剂膦甲基酰胺在碳钢表面的电化学及吸附缓蚀作用机理。电化学实验表明此类缓蚀剂是一种混合型缓蚀剂,吸附热力学实验表明膦甲基酰胺是一种吸附膜型缓蚀剂,它在碳钢表面的吸附符合EL-Awady吸附等温式,在碳钢表面的吸附能力强于石油酸酰胺及石油酸咪唑啉胺。     

硅酸盐型防冻液的稳定性

针对硅酸盐型防冻液的不稳定性,研究考察防冻液配制过程中工艺参数对硅酸钠稳定性的影响.通过正交试验确定硅酸盐型防冻液配制的最佳工艺条件:硅酸钠的质量百分比为0.2%、添加硅酸钠时溶液的pH值为9、硅酸钠与稳定剂质量比为1∶1.5、硅酸钠加入时间控制在20min.     

硅酸钠湿法改性CaSO_4·1/2H_2O晶须及其作用机理

为了增强CaSO_4·1/2H_2O晶须的疏水性,延长其存储时间,以硅酸钠作稳定改性剂对CaSO_4·1/2H_2O晶须表面进行湿法改性。采用单因素法分别考察了稳定改性剂用量、改性温度、改性时间以及烘干温度等因素对CaSO_4·1/2H_2O晶须表面改性效果的影响,探究了硅酸钠在晶须表面的作用机理,建立了硅酸钠与CaSO_4·1/2H_2O晶须的作用模式。实验结果表明:稳定改性剂用量(质量分数)1.5%、改性温度60℃、改性时间20 min、烘干温度105℃(时间2 h)时改性效果最佳,此时CaSO_4·1/2H_2O晶须的活化指数达到91%;CaSO_4·1/2H_2O晶须表面的改性原理是硅酸钠稳定改性剂先通过化学反应生成沉淀包裹物,由化学键结合在晶须表面,再通过范德华力作用物理吸附其余稳定改性剂。     

铁-镧复合氧化物颗粒吸附剂除氟特性的研究

对新型铁-镧复合氧化物颗粒吸附剂的比表面积、孔径分布和物相进行了表征,考察了该吸附剂的除氟吸附速率和吸附等温线,分析了pH和共存离子对吸附剂吸附性能的影响。结果表明,该铁-镧复合氧化物颗粒是无定型态体相的微孔材料,比表面积为103.3m²/g;吸附速率遵从拟二级动力学模型,吸附速率受内扩散和表面吸附的影响;吸附等温线符合Freundlich方程,当氟离子平衡质量浓度为35mg/L时,吸附容量达到30mg/g;吸附的最佳pH为4,共存离子中HPO₄ ^2-对吸附效果影响最大。     

铁氧化物改性凹凸棒土吸附Sb(V)的性能研究

以凹凸棒土为原料,制备新型铁氧化物改性凹凸棒土除锑吸附剂。探讨吸附时间、p H值、竞争离子及离子强度对吸附Sb(V)性能的影响,并对其等温吸附特征和动力学进行研究。实验结果表明:当p H=6.8,投加吸附剂的量为1 g/L时,Sb(V)在铁氧化物改性凹凸棒土上的吸附平衡时间为12 h。p H显著影响铁氧化物改性凹凸棒土对Sb(V)的吸附,吸附量随着p H的增加而降低,增加离子强度对Sb(V)的吸附有一定的促进作用。铁氧化物改性凹凸棒土对Sb(V)吸附较好符合Langmuir、Freundlich等温吸附模型和准二级动力学方程,最大吸附量可达31.79 mg/g。吸附机制主要是羟基铁的内层表面络合吸附。     

蒸汽凝结水中十八胺超分子缓蚀剂对碳钢的保护研究

分别采用分子动力学与半经验量子化学法,对羟丙基-β-环糊精(HP-β-CD)与十八胺(ODA)超分子包合体系的稳定构象进行了研究。以旋转挂片实验得到的碳钢腐蚀速率为基础,通过Arrhenius方程和过渡态理论,分析了该包合物在蒸汽凝结水中对碳钢的防腐蚀机理。热力学计算及俄歇电子能谱(AES)的结果显示,包合物中的ODA分子会克服其与HP-β-CD分子间非共价键作用,以吸附的形式在碳钢表面形成保护膜,且吸附过程符合Langmuir等温式;在流动的凝结水中,包合物中的 ODA分子以一定倾斜角度在碳钢表面吸附。     

Ni系低温钢的高温氧化行为研究

为研究Ni系低温钢的高温氧化行为,利用Setsys Evolution型高温同步热分析仪对Fe-3.5Ni和Fe-9Ni钢在700~1200℃的氧化行为进行了研究,采用电子探针(EPMA)、场发射扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)等手段表征了氧化物微观形貌和物相组成.结果表明:700~1200℃条件下氧化2h后,Fe-3.5Ni钢和Fe-9Ni钢的氧化增重曲线规律相似,相同氧化温度条件下,单位面积Fe-9Ni钢的增重量低于Fe-3.5Ni钢.随氧化温度的升高,试样表面依次出现团絮状、晶须状和不规则多边形状Fe₂O₃.氧化分为内氧化和外氧化,内、外氧化层厚度随氧化温度的提高逐渐增加,且900℃是两种钢外氧化层厚度发生突变的临界温度.内氧化层由FeNi₃和混合物(FeO+Fe₃O₄)组成,外氧化层由Fe₂O₃,Fe₃O₄和FeO组成,且外氧化层内包裹着尖晶石相NiFe₂O₄;随着Ni含量增加,NiFe₂O₄增多并形成连续的薄带.     

氧化铁皮对低碳钢大气腐蚀行为的影响

利用干湿交替腐蚀试验模拟工业大气环境,研究了层状结构氧化铁皮对热轧低碳钢工业大气腐蚀行为的影响.采用SEM和电化学手段对比分析带氧化铁皮和不带氧化铁皮试样的腐蚀增重行为、锈层结构和电化学行为.结果表明,带氧化铁皮试样的腐蚀速度远低于无氧化铁皮覆盖的基体钢,带氧化铁皮试样的自腐蚀电位低于基体钢,单一物相层状结构的氧化铁皮具有很好的耐腐蚀性,能够有效保护基体钢板;氧化铁皮的完整性是保护带钢基体不被腐蚀的前提,如果氧化层被破坏,在破损位置处,氧化铁皮与钢基体接触发生电偶腐蚀,加速腐蚀反应的进行.     

300M钢的脱碳行为演化及防护研究

300M钢是重要的飞机主承力结构用材. 然而, 该材料在模锻热处理过程中会出现不同程度的表面氧化和脱碳, 严重影响锻件成品率. 本文对300M钢在不同热处理条件下的脱碳行为进行了系统研究, 利用扫描电镜(SEM)、X射线能谱分析(EDS)等手段表征分析了热处理后试样表层组织形貌, 并采用硬度法统计了脱碳层深度的变化情况, 阐明了300M钢在不同热处理条件下的脱碳行为演化规律, 厘清了防氧化涂层对脱碳层深度的影响. 结果表明, 300M钢在热处理过程中近表面处生成的致密氧化层对碳和氧元素的扩散具有明显的抑制作用; 碳的扩散速度与表层氧化速度在不同温度下都会有一个平衡点, 而表面防氧化剂涂层的施加则会破坏原有平衡. 微观组织分析结果显示, 300M钢表层全脱碳区为珠光体或铁素体, 半脱碳区为马氏体及析出碳化物. 本文还阐明了300M钢表层微观组织随保温时间的演化规律. 最后本文从热力学角度揭示了300M钢表层脱碳-氧化耦合机制. 本文的研究成果有望为300M钢的模锻优化工艺和热处理防护技术提供重要的数据和理论支撑.     

Ultrahigh cycle fatigue fracture mechanism of high-quality bearing steel obtained through different deoxidation methods

The mechanism of oxide inclusions in fatigue crack initiation in the very-high cycle fatigue(VHCF)regime was clarified by subjecting bearing steels deoxidized by Al(Al-deoxidized steel)and Si(Si-deoxidized steel)to ultrasonic tension-compression fatigue tests(stress ratio,R=−1)and analyzing the characteristics of the detected inclusions.Results show that the main types of inclusions in Si-and Al-deoxidized steels are silicate and calcium aluminate,respectively.The content of calcium aluminate inclusions larger than 15μm in Si-deoxidized steel is lower than that in Al-deoxidized steel,and the difference observed may be attributed to different inclusion generation processes during melting.Despite differences in their cleanliness and total oxygen contents,the Si-and Al-deoxidized steels show similar VHCF lives.The factors causing fatigue failure in these steels reveal distinct differences.Calcium aluminate inclusions are responsible for the cracks in Al-deoxidized steel.By comparison,most fatigue cracks in Si-deoxidized steel are triggered by the inhomogeneity of a steel matrix,which indicates that the damage mechanisms of the steel matrix can be a critical issue for this type of steel.A minor portion of the cracks in Si-deoxidized steel could be attributed to different types of inclusions.The mechanisms of fatigue fracture caused by calcium aluminate and silicate inclusions were further analyzed.Calcium aluminate inclusions first separate from the steel matrix and then trigger crack generation.Silicate inclusions and the steel matrix are closely combined in a fatigue process;thus,these inclusions have mild effects on the fatigue life of bearing steels.Si/Mn deoxidation is an effective method to produce high-quality bearing steel with a long fatigue life and good liquid steel fluidity.     

不同As含量的Ti微合金化IF钢热轧板酸洗行为研究

借助XRD、OM、SEM及EDS等分析手段,对残余元素As含量不同的Ti微合金化IF钢热轧板氧化铁皮的表面形貌、结构、厚度及微区成分进行表征,重点研究了As含量对热轧板酸洗行为的影响。结果表明,As含量对该Ti微合金化IF钢热轧板表面氧化铁皮形貌、组成及厚度影响较小;但相同酸洗条件下,热轧板试样酸洗速度随钢中As含量的增加而下降,这是因为高As含量热轧板表面在酸洗时易形成絮状物,进而降低了热轧板酸洗效率。对于给定的热轧板,建议在Ti微合金化钢生产过程中,应将As含量控制在0.0055%以内,这将有利于提高其表面质量。     

钼酸锂与苯并三氮唑对碳钢在溴化锂溶液中缓蚀作用的协同效应

通过静态挂片法研究了钼酸锂与苯并三氮唑对碳钢在溴化锂溶液中缓蚀作用的协同效应，并通过极化曲线评价了钼酸锂与苯并三氮唑复配的缓蚀作用，实验表明钼酸锂与苯并三氮唑对碳钢在溴化锂溶液中的缓蚀作用有一定的协同效应，添加0．02mol／L钼酸锂和0．02mol／L苯并三氮唑能显著抑制溴化锂溶液对碳钢的腐蚀。通过分析极化曲线、俄歇能谱及扫描电镜，可能的缓蚀机理是在碳钢表面形成一层钼酸锂、三氧化钼、铁-苯并三氮唑和三氧化二铁等组成的钝化膜，阻滞阳极反应从而起到缓蚀作用。     

耐热钢高温抗冲蚀磨损性能试验

通过自行设计的气流喷砂式高温冲蚀磨损试验机对304和310s耐热钢进行了高温冲蚀磨损试验。对比了2种材料的抗冲蚀性能及其磨损机制。比较分析了温度、冲蚀角度和试样表面氧化膜等因素对冲蚀磨损率的影响规律。结果表明:310s钢的耐冲蚀磨损性能优于304钢,试样表面氧化膜在400℃时抑制了磨粒对试样表面的冲蚀,磨粒对试样表面的微切削是2种材料冲蚀磨损质量损失的主要机制。     

In-vitro assessments of micro arc oxidized ceramic films on AZ31 magnesium implant : Degradation and cell-surface response

In this research,phosphate and silicate based ceramic flms were synthesized via micro arc oxidation(MAO) method on the surface of the magnesium alloy.With the aim of orthopedic application of these coatings,corrosion behavior of them was investigated by potentiodynamic polarization and electrochemical impedance spectroscopy in simulated body fuid(SBF) environment.The results indicated better corrosion resistance of the phosphate flm compared to the silicate flm.Moreover,based on immersion tests,less pH and weight changes were obtained for the phosphate coating.Osteosarchoma(G292) Cell response of the coated specimens showed better cell morphology on the surface of the phosphate flm than silicate flm after 6 and 24 h of culture.This was related to the more surface roughness and less degradation rate of the phosphate flm compared with silicate coating.     

水性硅酸盐富锌涂层的SEM/EDS研究

利用自制的不同模数(SiO2/K2O摩尔比)硅酸钾溶液与锌粉复配制备成系列模数硅酸盐富锌涂料.采用场发射电子显微镜(SEM)研究了碳钢上水性硅酸钾富锌涂层在质量分数为3.5%NaCl溶液中腐蚀形貌的变化,分析了水性硅酸钾溶液的模数对涂层结构及其防腐蚀性能的影响.采用能谱仪(EDS)测定了涂层在浸泡前及不同浸泡时期表面组成的变化,并据此分析了腐蚀产物对涂层结构和涂层防腐蚀性能的影响.结合腐蚀产物的X-ray衍射图谱(XRD)分析了腐蚀产物的组成.研究结果表明:水性硅酸钾溶液模数的增加有利于提高Zn粉颗粒间的粘接形成致密的富锌涂层.使用过程中该涂层的腐蚀产物能够增强涂层对腐蚀介质渗透的屏蔽效应,并与涂层中Zn粉对基材的阴极保护产生协同作用.     

Corrosion behavior of ferritic ODS steel prepared by adding YH_2 nanoparticles in supercritical water at 600 °C

The corrosion behavior of the ferritic oxide dispersion strengthened(ODS)steel(14Cr-3Al-2W-0.1Ti)prepared by adding YH_2nanoparticles(NPs)was investigated in supercritical water(SCW)at 600°C for 1500 h.The mass gain of the ODS steel(215.5 mg/dm~2)was lower than that of SUS430 steel(357.2 mg/dm~2).A dual oxide layer generated on the surface of ODS steel after corrosion in SCW.The outer layer was composed of Fe_2O_3and Fe_3O_4,while the inner layer composed of the spinel-type FeCr_2O_4together with Al_2O_3.The generation of Y_2Ti_2O_7NPs in the ODS steel by adding YH_2NPs prohibits the formation of Y-Al-O particles and leaves more Al available to form a continuous protective oxide scale to improve the corrosion resistance.Moreover,the Y_2Ti_2O_7NPs act as efficient barriers to suppress the outward diffusion of metal atoms.This novel ODS steel shows potential applications in supercritical water.