环氧酚醛／镀锡薄钢板体系在功能饮料中的腐蚀行为

利用电化学阻抗谱（EIS）和电化学噪声技术,并结合扫描电镜、能量散射x射线谱等表面分析技术,研究了环氧酚醛／镀锡薄钢板体系在功能饮料中的腐蚀过程并探讨了腐蚀机制．实验结果表明,浸泡前3dEIS图呈现单容抗弧特征,涂层防护性能良好;浸泡28d后EIS图呈现双容抗弧特征,电解质溶液已经渗透通过有机涂层;220d后EIS图呈现3个时间常数的特征,镀锡层与基体金属发生了腐蚀;364d后EIS图又呈现单容抗弧特征,涂层基本失去防护性能．随浸泡时间的增加,电流噪声的幅值逐渐增加,表明腐蚀程度越来越严重．环氧酚醛／镀锡薄钢板体系在功能饮料中的腐蚀过程,大致分为3个阶段：①涂层的润湿过程;②腐蚀性离子的传输并引发腐蚀;⑧腐蚀加剧．其腐蚀机制首先是涂层发生破损形成微孔,接着是涂层下的镀锡层在功能饮料的有机酸中发生腐蚀;镀锡层遭到腐蚀破坏后,由于基体金属碳钢具有更高的电化学活性,腐蚀过程转化为碳钢基体的溶解．     

钛合金TC4塑性变形后在3%NaCl溶液中的交流阻抗谱

通过对不同应变状态下钛合金TC4在3%NaCl溶液中的交流阻抗谱的研究,发现在高应变条件下钛合金的腐蚀速度更易受到外加交流信号频率的影响.根据阳极溶解的应力腐蚀机理,腐蚀裂纹处实际上处于交流信号的扰动中,因此腐蚀裂纹处的电化学过程应与交流信号的频率有关,频率越高腐蚀速度越快,理论估计在50 Hz的频率下腐蚀速度可增加10倍以上.因此认为应力腐蚀过程中裂纹的萌生和发展与界面上产生的交流信号密切相关.     

7075-T6铝合金搅拌摩擦焊接头腐蚀疲劳断口

利用电子显微镜和扫描电镜对7075-T6铝合金搅拌摩擦焊接头腐蚀疲劳断口进行研究,分析了 7075-T6铝合金搅拌摩擦焊接头腐蚀疲劳裂纹的发展过程。结果表明,搅拌摩擦焊接头腐蚀疲劳裂纹萌生 于焊核区和热力影响区的交界处并逐渐向热力影响区内部扩展,最终延伸并断裂于热影响区。腐蚀疲劳断 口存在多个裂纹源,裂纹源萌生于腐蚀坑处。腐蚀疲劳裂纹扩展分为低速扩展、稳态扩展和快速亚稳态扩展 3个阶段。在低速扩展阶段,产生了很多点蚀坑。在稳态扩展阶段,腐蚀疲劳具有脆性断裂特征。在快速亚 稳态扩展阶段,循环荷载成为裂纹扩展的主要驱动力而腐蚀作用的影响减弱。腐蚀疲劳裂纹扩展的瞬断区 呈现以脆性断裂为主的断裂特征。     

高pH值完井液中超级13Cr油管的腐蚀失效及SCC机制

通过对某失效高压气井超级13Cr油管的开裂原因、腐蚀形貌、腐蚀产物及有限元分析,探讨超级13Cr油管在高pH值完井液的腐蚀失效及应力腐蚀开裂(SCC)机制。结果表明:超级13Cr油管在高pH值完井液中发生应力腐蚀开裂,裂纹大多起源于油管外壁局部腐蚀坑处,其扩展方式由最初的穿晶解理开裂转变为沿晶开裂;超级13Cr油管外壁发生明显的腐蚀,腐蚀产物层厚度随井深增加显著增大,由外到内依次为Ca_3(PO_4)_2沉积层、FeCr_2O_4高温氧化产物层及Fe_3O_4主要腐蚀产物层,其中Fe_3O_4腐蚀产物层出现较为明显的双向生长现象;超级13Cr油管在井下工况中的腐蚀机制为金属离子和氧离子在氧化膜和腐蚀产物膜中的反应扩散过程,其SCC开裂以阳极溶解机制为主,辅以膜致开裂机制,而疲劳载荷的存在促进了SCC裂纹的萌生和扩展。     

基于声发射监测的316LN不锈钢的疲劳损伤评价

疲劳裂纹的萌生与扩展容易导致压力容器及管道的严重疲劳失效.因此就设备的安全可靠性而言,非常有必要对疲劳裂纹扩展过程进行监测,并对疲劳损伤程度进行评估.本文针对316LN不锈钢材料进行疲劳实验研究,利用直流电位法测量实验中的裂纹长度,得到了材料的疲劳裂纹扩展曲线.利用声发射技术对疲劳裂纹扩展过程进行监测,通过声发射多参数分析对疲劳损伤状态进行评价,同时建立了声发射参数与线弹性断裂力学参数之间的关系,并进行寿命预测.研究表明:声发射能够对316LN不锈钢的疲劳裂纹损伤进行有效评估,声发射累积参数如累积计数、累积能量和累积幅值曲线上的转折点标志着疲劳裂纹进入快速扩展阶段,这可以为工程人员提供失效预警;声发射波形和频谱分析表明,噪声信号的幅值较小且信号持续时间较长,信号包含的频率成分比较复杂,而裂纹扩展信号是突发型信号,衰减较快,信号频率主要集中在80～170 kHz范围内;声发射计数率、能量率和幅值率与应力强度因子幅度以及疲劳裂纹扩展速率之间呈线性关系,裂纹长度预测结果与实测值接近.本研究工作对于工程结构的疲劳失效预警和剩余寿命预测具有重要意义.     

氢对X80钢在库尔勒土壤模拟溶液中应力腐蚀开裂行为的影响

采用电化学充氢技术、动电位扫描技术、交流阻抗技术(EIS)和慢应变速率拉伸试验(SSRT)研究库尔勒土壤模拟溶液中氢对X80管线钢应力腐蚀开裂(SCC)行为的影响,并利用扫描电镜(SEM)观察试样断口形貌。研究结果表明:充氢电流密度和充氢时间的增加均能加速金属腐蚀反应;随着充氢量的增大,试样自腐蚀电位呈下降趋势,腐蚀速率逐渐增大,氢促进了X80钢在库尔勒模拟溶液中腐蚀的发展;电化学充氢后,X80钢的应力腐蚀开裂行为主要由氢致开裂(HIC)作用决定,阳极溶解过程只起到辅助裂纹形核的作用,因为氢能引起材料局部塑性变形,促进裂纹尖端形核和扩展。     

不同裂纹扩展阶段对SCC裂尖蠕变场的影响

裂尖区域蠕变是核电材料应力腐蚀裂纹扩展的主要驱动因素之一,为研究不同裂纹扩展阶段下SCC裂尖蠕变场的变化规律,采用紧凑拉伸试样建立了SCC裂尖蠕变的有限元模型,以核电常用的奥氏体304不锈钢为研究对象,分析裂尖蠕变以及蠕变对裂尖力学场的影响,同时以裂纹长度的变化表征裂纹扩展的不同阶段,进而研究了不同裂纹扩展阶段下对裂尖蠕变及蠕变率的影响规律,通过ABAQUS数值模拟分析软件计算可得,高蠕变量区域主要集中分布在近裂尖区域,裂纹长度对SCC裂尖蠕变场的影响较大,随着奥氏体304不锈钢裂纹长度的不断增加,裂尖蠕变量以及蠕变率也在不断增加。随着蠕变的推进,到达稳态蠕变阶段时蠕变率均趋向于同一水平,且随时间的继续增加,蠕变率变化不大,同时裂纹扩展速率随着裂纹长度呈现出指数的增加规律,在应力腐蚀开裂初始阶段,裂纹扩展速率较慢,随着裂纹长度的增加,扩展速率越来越快。为进一步研究基于蠕变致SCC开裂的结构安全性评价提供一定的理论参考。     

航空铝合金预腐蚀疲劳寿命退化规律

航空铝合金材料在服役过程中常因腐蚀损伤而导致疲劳断裂问题,通过采用扫描电镜及疲劳寿命测试等方法,研究了不同预腐蚀损伤对2xxx铝合金在不同应力比下疲劳寿命的影响,探讨了预腐蚀损伤对疲劳裂纹萌生扩展的影响机理.结果表明:预腐蚀损伤对2xxx铝合金材料疲劳寿命的影响显著,材料的疲劳性能随着腐蚀损伤程度的增加而明显下降.同时建立了预腐蚀损伤对材料疲劳极限的影响系数C-T-R模型,材料疲劳极限的影响系数C随着预腐蚀时间的增加或者应力比R的增加而变大.断口分析表明,预腐蚀损伤的存在导致裂纹萌生寿命大大缩短,裂纹萌生由单源转变为多源,并且均萌生于腐蚀坑处.     

16MnR钢中疲劳裂纹扩展的细观研究

采用显微疲劳试验方法和显微疲劳试验装置对低合金钢１６ＭｎＲ单边缺口试样进行了疲劳试验,研究了短裂纹萌生和扩展的特征。结果表明,短裂纹萌生及扩展分三个阶段,每一阶段的形貌都有其特点,在裂纹扩展后期,短裂纹的发展以裂纹密度不断增加并形成损伤区为主要特征,然后在损伤区选择一条主裂纹扩展。     

晶界特征分布对304不锈钢应力腐蚀开裂的影响

通过5%的冷轧变形及在1 100 ℃退火5 min,使304不锈钢中的低ΣCSL晶界比例从固溶处理后的49%提高到75%（Palumbo-Aust标准）.采用C型环样品恒定加载方法,在pH值为1.5的沸腾25%NaCl酸化溶液中进行应力腐蚀实验,低ΣCSL晶界比例为75%的样品在浸泡120 h内没有发生应力腐蚀开裂,而低ΣCSL晶界比例为47%的试样在浸泡24 h后就产生了应力腐蚀裂纹.由断口形貌观察及电子背散射衍射(EBSD)分析表明,开始发生的晶间腐蚀会成为后来应力腐蚀开裂的裂纹源,应力腐蚀开裂由最初的沿晶转变为穿晶形式.低ΣCSL晶界比例提高后的试样因其抗晶间腐蚀性能较好,抑制了在Cl^-环境下应力腐蚀裂纹的萌生,因而提高了抗应力腐蚀性能.     

Anodic dissolution of a crack tip at AA2024-T351 in 3.5wt% NaCl solution

The anodic dissolution process of a crack tip at 2024-T351 aluminium alloy (AA2024-T351) was determined by means of scanning Kelvin probe (SKP). Wedge-open loading (WOL) specimens were immersed in a 3.5wt% NaCl solution. After various durations of immersion, the Volta potential distributions around the crack were measured by SKP and the surface morphologies were observed by scanning electron microscopy (SEM). It is found that there is a nonuniform distribution of Volta potential around the crack. Before immersion, the Volta potential at crack tip is more negative than that in other regions. However, after immersion, a converse result occurs with the most positive Volta potential measured at the crack tip. SEM observations demonstrate that the noticeable positive shift of Volta potential results from the formation of corrosion products which deposit around the crack tip. Energy-dispersive spectrometry (EDS) analysis shows that the corrosion products are mainly Al oxide and Cu-rich particles. These observations implicate that the applied stress contributes to the preferential anodic dissolution of the crack tip and the redistribution of Cu.     

二氧化硫复合盐雾环境下2024-T351铝合金应力腐蚀开裂

通过SO2复合盐雾试验模拟工业污染海洋大气环境,结合有限元模拟分析、扫描电镜/能谱仪、光电子能谱分析等技术研究2024-T351铝合金在弹性应力区间的应力腐蚀开裂行为.结果表明:应力腐蚀开裂行为优先发生在2024-T351铝合金C型环的顶部应力集中区域;疏松的腐蚀产物层的形貌经历了由细棒状、团絮状到板块状的变化;试验6h就可以监测到裂纹,进行到480h的时候有贯穿裂纹形成,720h的时候试样完全断裂;裂纹为穿晶和沿晶混合机制,主裂纹以穿晶机制沿C型环法线扩展,二次裂纹沿晶界扩展.     

氯化镧对2024铝合金缝隙腐蚀的缓蚀作用

为了降低2024铝合金在海水中的缝隙腐蚀敏感性,采用浸泡和动电位极化、电化学阻抗等研究了氯化镧(LaCl3)对该铝合金缝隙腐蚀行为的影响,并通过原子力显微镜对缝隙试样内、外腐蚀产物膜的形貌进行了观察.结果表明:当海水中LaCl3的质量浓度超过2.0 g.L-1以后,它能有效地减缓2024铝合金在海水中的缝隙腐蚀.这主要是因为LaCl3减缓了缝隙的阴极反应速率,降低了缝隙内、外的氧浓度差,且缝隙内、外生成的均匀致密的腐蚀产物膜降低了Cl-侵蚀性,这些因素抑制了缝隙的萌生与扩展,提高了2024铝合金在海水中的抗缝隙腐蚀能力.     

低氧LiF–NdF3熔盐体系阳极过程的电化学行为研究

The oxidation of oxygen ions and the generation of an anode effect at a low oxygen content of 150 mg/kg were discussed in this paper. Cyclic voltammetry and square-wave voltammetry tests were conducted to explore the anodic processes of LiF–NdF₃ melt after a lengthy period of pre-electrolysis purification at 1000°C (during which the oxygen content reduced from 413 to 150 mg/kg). The oxidation process of oxygen ions was found to have two stages: oxidation product adsorption and CO/CO₂ gas evolution. The adsorption stage was controlled by diffusion, whereas the gas evolution was controlled by the electrochemical reaction. In comparison with oxygen content of 413 mg/kg, the decrease in the amplitude of the current at low oxygen content of 150 mg/kg was much gentler during the forward scanning process when the anode effect occurred. Fluorine-ion oxidation peaks that occurred at about 4.2 V vs. Li/Li+ could be clearly observed in the reverse scanning processes, in which fluorine ions were oxidized and perfluorocarbons were produced, which resulted in an anode effect.     

Fractographic analysis of the overload effect on fatigue crack growth in 2024-T3 and 7075-T6 Al alloys

The effect of single overload on the fatigue crack growth in 2024-T3 and 7075-T6 Al alloys was analyzed. Fatigue tests under constantamplitude loading with overload peak were carried out on V-notched specimens. Fractographic analysis was used as a principal approach to explain the crack growth retardation due to the overload. Scanning electron microscopy(SEM) analyses were conducted on the fractured surface of failed specimens to study the retardation effect. The obtained results show that the overload application generates a plastic zone in both aluminum alloys. The generated plastic zone is three times larger in the case of 2024-T3 compared to 7075-T6, and thus, a significant crack retardation was induced for 2024-T3. The retardation effect due to the overload for 2024-T3 and 7075-T6 lasted for about 10 mm and 1 mm, respectively, from the point of overload application.     

间对硝基苯酚异构体的电化学测定及取代机理研究

制备了单壁碳纳米管修饰玻碳电极(SWCNT/GCE),采用伏安法研究了间、对硝基苯酚异构体在修饰电极上的电化学行为,分别观察到间硝基苯酚(m-NP)和对硝基苯酚(p-NP)的准可逆氧化还原峰,两物质氧化峰电位差为0.192V,说明间、对硝基苯酚异构体可在SWCNT修饰电极上同时测定.采用线性扫描伏安法优化了硝基苯酚同分异构体电化学响应条件.优化条件下,m-NP在浓度2.7×10~(-6)~1.0×10~(-4)mol/L范围内,其峰电流(Ip)和浓度呈线性关系;p-NP在浓度2.0×10~(-6)~1.0×10~(-4)mol/L范围内,Ip和浓度呈线性关系.两者的Ip都与扫速(v)成线性关系,这说明它们在修饰电极上的电化学过程均与吸附传质有关,电极过程是受吸附控制.基于Nicholson方法,获得m-NP和p-NP的电极反应速率常数(kS),并用Hammett方程计算出Hammett反应取代常数ρ.     

pH值对Q235碳钢与304L不锈钢在典型含硫环境中电偶腐蚀行为的影响

采用电化学法和浸泡法研究了Q235碳钢与304L不锈钢在典型含硫环境中的电偶腐蚀行为.采用SEM观察试样表面形貌.结果表明:在实验体系中304L的阴阳极过程均为电化学活化步骤控制;在pH为4和7的实验溶液中,Q235钢的阴阳极过程均受电化学活化控制;而在pH=13.3的实验溶液中,Q235阴极过程受电化学过程控制,阳极过程受离子扩散控制.在三种实验溶液中的电偶腐蚀效应随阴阳极面积比的增大而增大,但电偶电流随阴阳极面积比的变化并不呈现出对数正比规律.随着溶液pH值的升高,Q235钢的电偶腐蚀速率明显减小,但电偶腐蚀效应变化不明显.     

木基复合材料破坏过程中声发射特性的研究

利用声发射监测系统获取了胶合板和贴面刨花板两种木基复合材料三点弯曲加载状态下断裂损伤的声发射信号。利用累计能量和振铃总计数两项声发射信号特征参量分析了胶合板和贴面刨花板损伤破坏过程及其特点;利用幅值和有效电压（RMS）研究了随挠度增大胶合板和贴面刨花板内部裂纹产生、扩展、宏观裂纹形成至断裂的过程。结果表明:声发射信号的幅值、有效电压、累计能量、振铃总计数等参量可以有效表征木基复合材料内部损伤演化过程;贴面刨花板的断裂损伤发生早于胶合板,且贴面刨花板的损伤演化过程分为线弹性阶段和断裂韧性阶段,胶合板分为线弹性阶段、非线性变形阶段和断裂韧性阶段。     

WO3/碳点/TiO2复合纳米材料的制备及其光致阴极保护作用研究

采用两步阳极氧化法制备了TiO₂纳米阵列（TNAs）,然后分别采用浸泡法和电沉积法在TNAs表面负载碳点层和WO₃层,得到WO₃/碳点/TNAs复合纳米光阳极（TCW）,并通过扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）和X射线光电子能谱仪（XPS）对其进行了表征。采用紫外可见漫反射光谱法（UV-Vis DRS）和电化学方法测定了TCW光阳极的光吸收和电化学性能,并评价了在模拟海水溶液中TCW对Q235碳钢的光致阴极保护作用。结果显示：与TNAs相比,TCW的吸收边从紫外光区（384 nm）扩展至可见光区（426 nm）,带隙宽度（E_g）从3.23 eV降低到2.91 eV,对光的吸收能力显著提升;可见光响应电流密度提高了6.85倍,达到157 μA/cm²。将TCW光阳极与Q235碳钢阴极耦合后,阴极表面的稳态光响应电流密度达到101 μA/cm²;与耦合前相比,其自腐蚀电位降低了0.41 V （vs.Ag/AgCl）,电化学电流噪声（ECN）振幅增大,腐蚀过程受到明显抑制。以上结果表明TCW对Q235碳钢具有优异的光致阴极保护作用。     

WO3/碳点/TiO2复合纳米材料的制备及其光致阴极保护作用研究

采用两步阳极氧化法制备了TiO₂纳米阵列(TNAs),然后分别采用浸泡法和电沉积法在TNAs表面负载碳点层和WO₃层,得到WO₃/碳点/TNAs复合纳米光阳极(TCW),并通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和X射线光电子能谱仪(XPS)对其进行了表征。采用紫外可见漫反射光谱法(UV-Vis DRS)和电化学方法测定了TCW光阳极的光吸收和电化学性能,并评价了在模拟海水溶液中TCW对Q235碳钢的光致阴极保护作用。结果显示：与TNAs相比,TCW的吸收边从紫外光区(384 nm)扩展至可见光区(426 nm),带隙宽度(E_g)从3.23 eV降低到2.91 eV,对光的吸收能力显著提升;可见光响应电流密度提高了6.85倍,达到157μA/cm²。将TCW光阳极与Q235碳钢阴极耦合后,阴极表面的稳态光响应电流密度达到101μA/cm²;与耦合前相比,其自腐蚀电位降低了0.41 V(vs. Ag/AgCl),电化学电流噪声(ECN)振幅增大,...