- 李恒;阳颖飞;王启伟;张鹏;
为提升Zn-Ni合金镀层的耐蚀性能,通过脉冲电沉积技术引入聚四氟乙烯(PTFE)颗粒,成功制备了Zn-Ni-PTFE复合镀层,并系统研究了镀液pH值、脉冲频率对镀层组织结构及其在3.5%NaCl溶液中耐蚀性能的影响。结果表明,镀液pH值显著影响PTFE在系统中的分散与涂层中的负载量;脉冲频率调控镀层相组成与PTFE分布。当pH=5.3时,PTFE颗粒均匀分布,镀层致密无缺陷,表面粗糙度(R_a)最低,水接触角达135.6°。此时,电荷转移电阻(R_(ct))高达2 115Ω·cm~2,腐蚀电流密度为3.13μA/cm~2,腐蚀速率降至0.047 mm/a,较Zn-Ni镀层显著降低,且形成单一γ相(Ni_5Zn_(21)),显著增强了镀层的物理阻隔能力。中性盐雾试验结果显示,镀层1 440 h无明显腐蚀产物,较未复合PTFE的Zn-Ni镀层服役时间明显改善,腐蚀产物以ZnCl_2·4Zn(OH)_2和2ZnCO_3·3Zn(OH)_2为主,致密覆盖表面并延缓了Cl~-渗透。PTFE通过双重机制提升耐蚀性:(1)其超疏水特性减少腐蚀介质吸附;(2)作为惰性物理屏障填充镀层孔隙,阻碍腐蚀通道形成。该研究为开发高性能复合镀层提供了工艺优化依据,对延长工业装备寿命、降低维护成本具有重要应用价值。
2025年02期 v.25;No.141 1-19页 [查看摘要][在线阅读][下载 31489K] - 俞菲;谢东;
为探究TiO_2薄膜/NiTi合金复合体系在不同形变前后的抗腐蚀性能是否满足薄膜改性NiTi合金器件的医学应用需求,采用高功率脉冲磁控溅射(HiPIMS)技术,在NiTi形状记忆合金哑铃工件上分别制备出厚度约为100 nm和50 nm的TiO_2薄膜,随后对样品依次进行单轴拉伸(5%、8%、10%应变)和水浴加热(诱发马氏体逆相变)形变实验。通过电化学测试(IM6)分析未形变、拉伸后、加热后样品的耐腐蚀性,用扫描电镜(SEM)观察膜层腐蚀形貌。结果显示:未改性样品的自腐蚀电流密度高于改性样品,未改性样品的形貌以腐蚀坑为主,改性样品以点蚀为主;针对改性样品,随形变量增加,腐蚀较严重;相同形变下100 nm的TiO_2薄膜腐蚀较严重。由此得出结论:在相同变形条件下,无论是未变形、拉伸后还是水浴加热后,经TiO_2薄膜改性的NiTi合金试样的抗腐蚀性能均优于未改性样品;相同拉伸-加热形变比较下50 nm(TiO_2)样品的抗腐蚀性能优于100 nm(TiO_2)样品的。50 nm和100 nm范围内不同膜厚样品的耐腐蚀性研究尚不充分,还需进一步深入研究以平衡膜基结合、抗疲劳与抗裂纹能力。本实验结果为HiPIMS技术改性NiTi合金器件的耐腐蚀性能提供了重要的理论依据和实验参考,对推动无机薄膜改性NiTi形状记忆合金器件在医学领域的应用具有积极意义。
2025年02期 v.25;No.141 20-29页 [查看摘要][在线阅读][下载 17580K] - 张立殷;陈天赐;罗锦意;刘盛波;刘素红;
针对传统金相复型技术中AC纸与检测面贴合不紧密、复型后卷曲以及丙酮溶剂干扰等长期存在的技术瓶颈,提出一种纳米隔离层的背胶复合AC纸复型技术。通过跨尺度结构设计,构建AC纸-碳/铂纳米层-粘胶层-贴纸层四维复合结构。在AC纸表面喷涂10～30 nm的碳或铂纳米颗粒,以此构建高性能隔离层,进而实现双面胶层界面调控。SEM与润湿角测试表明,纳米颗粒喷涂后形成致密疏水屏障,能有效抑制溶剂渗透,使丙酮溶剂渗透率降低87%以上。纳米压痕测试证实,喷涂形成的25nm厚非晶碳/铂膜使膜材刚度提升了47.12%,有效避免了复型过程中气泡与褶皱的产生。
2025年02期 v.25;No.141 30-36页 [查看摘要][在线阅读][下载 12619K] - 胡苑;徐文朝;崔维学;王晓东;王永胜;
采用磁控溅射技术在纯Ti基体表面制备出名义成分为TiHfNbVMo和ZrNbTaMoHf的高熵合金薄膜,并利用化学气相沉积(CVD)法进行碳化处理。研究发现高熵合金薄膜呈纳米晶结构且元素分布均匀,碳化后的高熵合金薄膜生成MC(TiC、MoC和ZrC等)碳化物,薄膜为典型的BCC晶体结构。纳米压痕结果表明,高熵合金薄膜的硬度(4.05～5.83 GPa)和弹性模量(107.87～132.55 GPa)显著高于纯Ti基体,通过碳化处理进一步提高了薄膜的力学性能。其中,碳化后的TiHfNbVMo薄膜性能提升最为突出,其硬度最大为6.12 GPa,弹性模量最高达到了146.45 GPa。
2025年02期 v.25;No.141 37-45页 [查看摘要][在线阅读][下载 16513K] - 范天昊;周立涛;郝云波;
FV520B马氏体不锈钢具有高强度、高韧性以及良好的耐腐蚀性等优点,被广泛应用于压缩机叶片、燃气轮机的压气机叶片、核反应堆的结构组件制造,该材料在含有腐蚀性介质的环境中长期服役,材料表面易因磨损和腐蚀复合作用导致性能退化,同时该类大型装备部件制造时间长、产品附加值高等特点,催生出该类合金部件巨大的再制造需求,通过激光熔覆工艺可以提升表面硬度、耐磨性、腐蚀性修复损伤并延长结构件寿命,对建设循环性经济和资源绿色可持续利用具有重要意义。为此,基于激光熔覆优化工艺,在FV520B马氏体不锈钢表面激光熔覆制备了FeCrNiSi合金覆层,并开展了覆层组织与力学性能试验研究与验证。研究结果表明,熔覆层的顶部以细小、致密的等轴晶为主,中部以具有二次枝晶伴生的柱状树枝晶为主,底部以胞状晶为主;熔覆层主要由铁素体(a-Fe)、Fe-Cr、Cr_7C_3等物相组成;熔覆层的平均显微硬度为625.4 HV0.2,与基体材料相比提高了约11.1%;熔覆层的平均摩擦系数为0.380 8,磨损量约为4.5 mg,较基体分别降低11.9%和38.4%。对接试样的平均抗拉强度886.7 MPa,较基体降低了19.3%,对接试样抗拉强度小于基体,但仍然具有较高的抗拉强度,符合再制造部件的力学性能标准。相关理论和工艺方法研究为FV520B马氏体不锈钢的再制造提供了参考和借鉴。
2025年02期 v.25;No.141 46-53页 [查看摘要][在线阅读][下载 16616K]