2024航空铝合金表面硅烷膜的制备与性能研究

采用浸渍法,在2024航空铝合金表面制备了乙烯基三乙氧基硅烷(VTES)膜。以硫酸铜点滴时间作为评价依据,通过单因素实验,研究了硅烷浓度、醇水比、溶液pH与水解温度对VTES膜的耐蚀性能的影响,并确定了铝合金表面制备VTES膜的工艺条件。FT-IR、接触角、极化曲线及5%NaCl溶液浸泡测试表明,铝合金表面生成了一层含Si–O–Si键和Si–O–Al键的VTES膜,其疏水性能及耐蚀性能均有所提高。     

硅烷化磁铁粉固定胰蛋白酶的研究

分别以硅烷经磁铁粉、硅烷磁化脱乙酰几丁质及脱乙酰几丁质作载体，甲醛或戊二醛为交联剂，对胰蛋白酶的固定化条件及所制备的固定化酶的性质进行了研究。     

汽车用钢表面硅烷化处理与耐蚀性能研究

在汽车用钢表面制备了热浸镀铝—阳极氧化—硅烷封孔保护层,研究了硅烷化处理时间对保护层表面形貌、截面形貌和耐腐蚀性能的影响。结果表明,汽车用钢经过阳极氧化处理后膜层中存在尺寸不等的显微孔洞,而硅烷化处理有封孔作用,在硅烷处理时间为5 min时,阳极氧化膜表面基本看不到显微孔洞的存在;当硅烷化处理时间分别为1、3、5、7 min时,硅烷膜层厚度分别为3.2、7.7、10.8、14.9μm。相较于未硅烷化处理膜层,硅烷化处理后膜层的电荷转移电阻和阻抗层电阻都明显增大。极化曲线测试结果与电化学阻抗谱测试结果相吻合,即硅烷化处理时间为5 min时膜层具有最佳的耐腐蚀性能。     

三甲基硅烷化—气相色谱法研究水玻璃老化机制

本文采用三甲基硅烷化－气相色谱法（简称ＴＭＳ－ＧＣ法）,研究了水玻璃老机制,结果表明：由于硅酸聚合性质,水玻璃中存在着单硅,二硅,三硅等聚硅酸的混合物,在放置过程中,单硅酸含量逐渐增加,高聚硅酸含量也相应逐渐增加,即发生,“两级分化”现象;水玻璃经改性后,低聚硅酸含量提高,而高聚硅酸含量降低;水玻璃经回流冷凝后,组成有向原来方向转化的趋势。     

羟基化及硅烷化二氧化硅表面润湿行为的分子模拟

采用分子动力学模拟方法研究水团簇在羟基化及不同链长硅烷化二氧化硅表面的微观润湿行为,通过相互作用能、径向分布函数及扩散系数等参量对微观润湿机制进行分析。结果表明:羟基化二氧化硅表面具有极强亲水性,而硅烷化表面疏水性较强,且疏水性随烷基链增加呈增强趋势;羟基化二氧化硅表面与水分子存在强相互作用,使团簇底部水分子优先向表面移动,并带动其余水分子向表面迁移,促进水团簇在表面铺展,表现出强亲水性;硅烷化二氧化硅表面与水之间主要为范德华作用,不足以克服团簇内部相互作用而破坏水滴结构,表现出强疏水性,随着烷基链增长,表面与水分子的相互作用强度逐渐减弱,疏水性增强。     

羟基化及硅烷化二氧化硅表面润湿行为的分子模拟

采用分子动力学模拟方法研究水团簇在羟基化及不同链长硅烷化二氧化硅表面的微观润湿行为,通过相互作用能、径向分布函数及扩散系数等参量对微观润湿机制进行分析。结果表明:羟基化二氧化硅表面具有极强亲水性,而硅烷化表面疏水性较强,且疏水性随烷基链增加呈增强趋势;羟基化二氧化硅表面与水分子存在强相互作用,使团簇底部水分子优先向表面移动,并带动其余水分子向表面迁移,促进水团簇在表面铺展,表现出强亲水性;硅烷化二氧化硅表面与水之间主要为范德华作用,不足以克服团簇内部相互作用而破坏水滴结构,表现出强疏水性,随着烷基链增长,表面与水分子的相互作用强度逐渐减弱,疏水性增强。     

AZ91D镁合金表面双层硅烷膜的制备及其性能研究

采用γ-氨丙基三乙氧基硅烷（KH-550）和双-1,2-[γ-三乙氧基硅丙基]-四硫化物（BTESPT）两种硅烷在AZ91D镁合金表面制备双层硅烷膜,通过正交试验选出了最佳制备工艺,即在KH-550硅烷中浸泡90 s,在BTESPT硅烷中浸泡5 min,再于80℃下固化90 min,得到550+BTESPT双层硅烷膜试样。通过接触角测试仪和动电位极化技术对试样进行润湿性和耐蚀性测试,通过扫描电子显微镜（SEM）、X射线能谱分析仪（EDS）对硅烷膜进行微观形貌和成分表征,通过X射线光电子能谱（XPS）对膜层元素的存在形式进行分析,结果表明：550+BTESPT双层硅烷膜表面接触角107.3°,表现为疏水性;在3.5%的NaCl溶液中,腐蚀电流密度为0.169 μA/cm²;硅烷膜表面形貌致密,主要有Mg、O、Si、S 4种元素组成;膜层中元素主要以Si-O-Si,Si-O-Mg,Si-O-X 3种形式存在。     

3003铝合金铸锭均匀化退火工艺及力学性能

为了节能减排,利用光学显微镜、扫描电镜、万能力学试验机等手段,研究分析了3003铝合金不同均匀化退火工艺后的组织演变及力学性能变化。结果表明:随均匀化退火温度的升高,对应的最佳工艺时间减少;620℃下退火5 h时的组织与610℃下退火7 h时基本相同,晶界处无偏析第二相粒子且晶内弥散分布第二相粒子;常温及高温瞬时拉伸时,620℃退火5 h的合金拉伸强度、延伸率均高于610℃退火7 h的。该研究通过升高退火温度、减少时间改善了3003合金铸锭均匀化退火工艺,最佳工艺为650℃下保温5 h。     

高强铝合金快速固溶工艺研究

固溶工艺是制约高强铝合金力学性能和热处理生产率的主要因素．本文以7075铝合金为例通过高温预热装炉、分级固溶等方法研究了高强度铝合金的快速固溶工艺．并结合金相组织观察和力学性能测试，分析了快速固溶对高强铝合金组织和力学性能的影响．结果表明：①固溶时间相同时，分级固溶的强度高于单级固溶的强度，分级固溶的塑性略低于单级固溶的塑性．②分级固溶时，随着二级固溶时间的增加，材料的强度增加，塑性略有降低．③采用500℃高温预热装炉、470℃／5min＋485℃／9min固溶和140℃／6h＋150℃（2／1h时效明显缩短热处理时间，提高生产率，同时力学性能仍然达到了常规热处理的水平．     

铝合金化学抛光工艺研究

本文确定开发以磷酸-硫酸为基液的环保型化学抛光新技术。研究发现,某些氧化剂、大分子有机化合物、表面活性剂和重金属盐类的加入有利于提高化学抛光质量。用正交试验的方法对上述各物质及其协同作用进行分析,并最终确定了合适的复合添加成分,同时对温度、时间等工艺进行了优化,提高了表面质量避免了污染。     

加工工艺对散热器用铝合金翅片钎焊熔蚀性能的影响

散热器上的铝合金翅片在钎焊后产生较为严重的熔蚀,经检测分析发现翅片局部存在贯穿熔蚀。采用连续铸轧工艺生产的铝合金坯料,经冷轧1道次后在厚度为4.200 mm处进行高温中间退火,再经冷轧、二次中间退火、冷精轧轧制至厚度为0.070 mm,制备出状态为H16的翅片材料。该材料在钎焊后平均熔蚀深度小,未发现局部贯穿熔蚀现象。研究表明,对于铝合金翅片材料的熔蚀性能来说,钎焊后晶粒尺寸并非越大越好,也非越小越好,而是在厚度方向上的层数为2～3层、尺寸为100～400 μm时,钎焊过程中能更全面更有效地阻碍Si的扩散,避免局部贯穿熔蚀和全面熔蚀发生,耐熔蚀性能最优。     

表面缺陷对7075铝合金阳极氧化膜的影响

为了研究加工状态对阳极氧化处理的影响,对7075高强铝合金进行了阳极氧化表面处理,利用金相显微镜、体视显微镜、扫描电镜(SEM)以及EDS观察和分析了氧化膜的微观组织、表面形貌和成分。结果表明铝合金表面析出相附近氧化膜出现中断、裂缝等缺陷;在铝合金表面有缺陷的部位,其生成的氧化膜厚度较薄,缺陷边缘尖角处氧化膜存有裂缝;通过增加表面光洁度,可以提高阳极氧化膜的质量,满足耐腐蚀性能的要求。由于表面存在缺陷,使得形成的氧化膜厚度不均匀或不完整,进而消弱了氧化膜对铝合金基材的保护作用。     

2024铝合金真空氮化膜耐蚀性能研究

在不同温度下,对2024铝合金进行真空氮化处理,再对处理后的铝合金及其对比组试样进行铜加速乙酸盐雾腐蚀试验,以腐蚀失重和最大蚀坑深度表征分析氮化样与原样在盐雾环境中的腐蚀情况。利用电化学极化曲线分析渗氮层的腐蚀行为。结果表明:真空氮化处理能提高2024铝合金的耐腐蚀性能,540℃氮化处理的试样腐蚀失重仅为原样的1/3,而最大蚀坑更是只有原样的约1/5。综合而言,540℃处理的2024合金耐蚀性最好。     

热处理制度对7039铝合金抗腐蚀性能的影响

采用拉伸力学性能测试、金相显微观察、扫描电镜及透射电镜等分析手段,研究不同热处理制度下7039铝合金的力学性能及其在腐蚀液中浸泡后的腐蚀形貌.结合不同热处理制度后合金的腐蚀形貌与晶界析出相形貌,建立该系列合金晶界析出相形貌与腐蚀形貌的关系的示意模型.结果表明:在保持与T6处理的合金强度相当的基础上,经RRA处理可使抗腐蚀性能明显提高;在腐蚀液中浸泡腐蚀后,T6和RRA处理的合金表面呈成块状剥落腐蚀的现象,T73处理的合金呈点状腐蚀现象;T6处理后合金的纵向和横向最大腐蚀深度分别为378.53μm和31.91μm;T73处理的合金纵向和横向腐蚀深度分别为19.21 μm和8.07 μm:RRA处理的合金纵向和横向腐蚀深度分别为178.15 μm和15.38 μm.     

回归处理工艺对7050铝合金力学和晶间腐蚀性能的影响

采用硬度、电导率测试、金相及透射电镜观察等手段,研究回归处理工艺对7050铝合金力学和晶间腐蚀性能的影响.研究结果表明:T6态合金硬度和强度很高,但抗晶间腐蚀能力较弱;与T6态相比,合金经较低温度长时间回归并再时效后,强度和抗晶间腐蚀性能都得到改善;合金经120 ℃/20 h预时效 190 ℃/60 min回归 120 ℃/24 h再时效处理后,其抗拉强度、屈服强度、伸长率和晶间腐蚀最大深度分别为593 MPa,571 MPa,10.5%和0.05 mm,具有最佳的综合性能;经190 ℃/60 min回归和再时效处理后,合金晶内组织与T6态的组织相似,晶界析出相粗大且不连续分布,因此,合金强度最高,抗晶间腐蚀能力最强.     

7050铝合金激光冲击强化的试验和数值模拟

依据激光冲击强化7050铝合金的试验,建立激光冲击强化的有限元模型,实现激光冲击强化的数值模拟,残余应力场的数值模拟结果与试验结果取得较好的一致.在不考虑各冲击参数之间交互作用的前提下,模拟研究冲击参数对残余应力场的影响.模拟结果表明:在激光功率密度小于一定阀值条件下,表面残余压应力最大值随激光功率密度增加而增加,超过阀值之后,表面残余压应力最大值减小;表面残余应力最大值和残余压应力层深度随着脉宽的增加而增加;通过增加光斑半径对残余压应力场的改善主要体现在对深度方向残余应力场的改善;多次连续冲击强化对残余应力场的改善效果比较明显.     

高腐蚀条件下用铝合金材料腐蚀机理

铝合金具有低密度、低熔点、高比强度及优良的耐腐蚀性能等特点,被广泛用于航空航天、建筑、船舶等领域。在服役过程中,铝合金的表层氧化膜易受到环境中活性阴离子的破坏而发生腐蚀,对其性能造成严重的损害,故研究铝合金在高腐蚀性环境的腐蚀行为对工程选材具有非常重要的指导意义。选择6061铝合金、2195铝锂合金和7075铝合金为研究对象,对其在特定腐蚀介质中的腐蚀过程和力学性能进行分析,研究了铝合金在特定腐蚀介质中腐蚀形貌与力学性能的变化规律。结果表明：腐蚀初期,在高Cl^-、NO₂^3-、SO₂^4-离子浓度的腐蚀环境中,3种铝合金的氧化膜受到阴离子破坏后发生点腐蚀,使基体暴露在腐蚀环境中,进而发生电化学腐蚀,6061铝合金和2195铝锂合金腐蚀方式是由点腐蚀向面腐蚀转变,7075铝合金腐蚀方式为晶间腐蚀;经过腐蚀后6061铝合金能保持稳定的强度和塑性,7075铝合金和2195铝锂合金的强度和塑性都明显降低。     

剥落腐蚀对7055铝合金板材力学性能的影响

通过室温拉伸、金相显微镜和扫描电镜研究剥落腐蚀(腐蚀时间为0～48 h)对7055铝合金板材力学性能的影响。研究结果表明:随着腐蚀时间的延长,板材的强度和伸长率在最初6 h内快速下降,6 h后慢速下降;腐蚀24 h后,板材的抗拉强度降至500 MPa以下,伸长率降至1%左右;腐蚀48 h后,板材的强度和伸长率分别下降约28%和87%;剥落腐蚀后板材表层产生了大量的沿晶腐蚀裂纹和腐蚀缺口;在拉伸时,腐蚀缺口处产生应力集中,增加了裂纹源数量,这是力学性能下降的主要原因。     

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。