2020, 49(6):2029-2038.DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20190247
摘要:本文使用低压冷喷涂技术,分别在45#钢基体与45#钢加镀铬层基体上制备铜锌涂层试样。通过静态浸泡与铜加速醋酸盐雾腐蚀试验(CASS)对涂层和涂层加镀铬层试样的腐蚀性能进行研究;采用SEM、XPS对腐蚀前后涂层与镀铬层的微观形貌与元素进行表征。结果表明:静态腐蚀过程中,铜锌涂层的耐腐蚀性优于铜锌涂层加镀铬层;CASS实验中,随着原始粉体中锌含量的增加,涂层试样与涂层加镀铬层试样的耐腐蚀性能提高,当铜锌比为6:4时,对应涂层试样、涂层加镀铬层试样与纯镀铬层的耐腐性能达到六级。铜锌涂层在腐蚀液中由于电化学腐蚀及氯化作用,导致铜锌均发生了腐蚀,其腐蚀产物主要为Zn(OH)2、Cu2O与CuCl2。铜锌涂层加镀铬层试样在腐蚀过程中,锌的腐蚀在一定成上可以起到减缓镀铬层腐蚀的作用,这种减缓的作用与镀铬层上析出的铜膜共同保护镀铬层,增强其耐腐蚀性能。
2025, 54(1):10-16.DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240507
摘要:采用水冷铜坩埚磁悬浮真空熔炼炉制备了(TiZrHf)50Ni30Cu20-xCox(x=2,4,6,at%)高熵高温形状记忆合金,并研究了Co含量对其微观组织和力学性能的影响。结果表明,随着Co含量增加,合金晶粒尺寸减小。合金在铸态下主要由B19′和少量B2相组成,断口组织富含B19′相,而B2相几乎消失。增加Co含量和缩小试样尺寸(d)显著提升了合金的抗压强度和塑性,在d=2 mm时,(TiZrHf)50-Ni30Cu14Co6合金表现出最佳综合力学性能,抗压强度为2142.39±1.8 MPa,塑性为17.31±0.3%。压缩循环试验显示,随着压缩应变增加,(TiZrHf)50Ni30Cu14Co6合金的残余应变增大,但回复能力减弱。合金的超弹性回复能力不断增强,超弹性回复率从1.36%增至2.12%,残余应变率从1.79%增至5.52%,弹性回复率从3.86%增至7.36%,总回复率从74.48%降至63.20%。
2025, 54(1):39-49.DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240506
摘要:研究了不同时效工艺对347H不锈钢析出相、力学性能、耐熔盐腐蚀性能和焊后组织的影响。结果表明,700 ℃时效400 h后,晶体内部会出现大量析出相;时效3000 h后,析出相数量增多,并大量聚集在晶界处;析出物有2种形态,其中粗大的析出物富含Cr,而较小的析出物以NbC为主。700 ℃时效30 min后,试样在室温和593 ℃时的屈服强度以及抗拉伸强度均升高,但延伸率降低。在565 ℃硝酸盐中的腐蚀结果表明,老化试样与原始试样的腐蚀产物相同,均为Fe2O3、Fe3O4、MgCr2O4、MgFe2O4、FeCr2O4和NaFeO2。原始试样中致密均匀、与基体结合较好的Fe3O4的比例高于时效试样,因此耐腐蚀性较好。在700 ℃时,时效时间对焊后组织无明显影响。
2024, 53(1):85-94.DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20230571
摘要:本文采用真空电弧熔炼技术制备出FeCrMnAlCux(x=0, 0.5, 1.0, 1.5, 2.0)高熵合金,通过XRD、SEM、EDS对合金的相结构及腐蚀前后的微观组织进行表征,利用动电位极化曲线、EIS、XPS以及浸泡实验对合金在0.5M H2SO4溶液中的腐蚀性能进行分析。研究结果表明:Cu元素的加入促进了合金中FCC相的形成,使合金由单一BCC结构转变为BCC+FCC双相混合结构。五种成分的高熵合金具有典型的枝晶形貌,随着Cu含量的增加,晶粒逐渐细化,组织逐渐均匀。FeCrMnAlCu1.5高熵合金的腐蚀电位最高(-0.363 V),腐蚀电流密度最小(2.148×10-5 A/cm2),合金的耐蚀性随着Cu含量的增加先提高后下降,当x=2.0时,腐蚀电位减小到-0.394 V,电流密度增大到2.865×10-4 A/cm2,其耐蚀性能仍优于未添加Cu元素的合金。腐蚀后合金截面处形成了复合氧化物保护膜,有效降低了合金在0.5 M H2SO4溶液中的腐蚀速率。
2024, 53(1):102-112.DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20230272
摘要:目前基于焓变的传统合金化材料设计理念趋于极限,而基于熵变设计的新型金属材料,中高熵合金设计自由度大弥补了亚稳态材料室温脆性以及亚稳晶化的不足且在性能上不断取得突破。激光增材制造技术具有了不同于传统加工设计和制造理念,为推动先进合金材料的发展提供了新的可能,已经成为链接材料与产品的关键技术。本文基于不同维度的激光增材制造技术,从2D、3D和4D三种维度分别介绍了激光熔覆技术制备高熵合金涂层、3D打印技术制备高熵合金和4D打印技术制备高熵高温形状记忆合金的研究现状,并结合目前研究中所面临的关键技术问题及解决方案进行了讨论,最后对激光增材制造技术制备先进合金材料进行了总结和展望。
2021, 50(5):1720-1726.DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20200294
摘要:提出了一种冷喷涂辅助原位合成合高铝青铜合金涂层的方法,使用该方法在45#钢基体上制备了高铝青铜涂层。通过SEM、EDS、XRD分析涂层微观形貌和物相组织;采用销?盘式摩擦磨损试验机测试涂层的摩擦磨损性能;用CHI660D电化学测试系统测合金涂层耐腐蚀性能。结果表明:冷喷涂辅助原位合成高铝青铜合金涂层的组织是以β相、α相、γ2相和k相为主的典型高铝青铜合金组织。原位合成的高铝青铜合金涂层结构致密、孔隙率低,具有良好的机械性能和耐磨、耐腐蚀性能,与铸态块体高铝青铜合金的性能接近。涂层的硬度为357.0HV,与氧化铝的干摩擦系数为0.320。在3.5wt.%NaCl和5.0wt.%H2SO4 腐蚀介质中的稳定电压分别为-366mV和-387mV。
2024, 53(10):2747-2754.DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240095
摘要:通过冷喷涂辅助激光重熔合成高熵合金涂层,在45#钢表面制备FeCrAlCu、FeCrAlCuNi、FeCrAlCuCo和FeCrAlCuNiCo高熵合金涂层。结果表明,这4种高熵合金涂层均由面心立方+体心立方相构成,涂层的组织由柱状树枝晶构成。随着Ni、Co元素的同时添加,涂层中的柱状树枝晶晶粒逐渐细化。FeCrAlCuNiCo高熵合金涂层的摩擦性能最佳,涂层的硬度为5847.7 MPa,摩擦因数为0.45,磨损率为3.72×10-5 mm3·N-1·m-1。磨损机制为粘着磨损和磨粒磨损。
2024, 53(11):3175-3184.DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20230570
摘要:本文采用真空电弧熔炼炉制备FeCrMnxAlCu(x=0、0.5、1.0、1.5、2.0)高熵合金。通过XRD、SEM、EDS等设备检测分析了合金的微观组织和化学成分。同时,采用电化学极化曲线法和浸泡试验检测了合金在3.5 wt.% NaCl溶液中的耐腐蚀性。腐蚀后采用XPS设备对合金表面进行分析。微观组织表征结果表明,所制备的高熵合金呈现典型的枝晶和枝晶间组织,并具有FCC+BCC双相结构。腐蚀测试结果表明,在3.5 wt.% NaCl溶液中,高熵合金的耐蚀性能随着Mn含量增加先升高后下降,但与无Mn合金相比,含Mn的合金仍表现出更好的耐蚀性能。其中,FeCrMnAlCu高熵合金的耐蚀性能最好,表现出较正的自腐蚀电位(Ecorr=-0.417 V)和较小的自腐蚀电流密度(Icorr=2.120×10-6 A?cm-2)。此外,FeCrMnxAlCu高熵合金表现出活化行为,并形成不连续且松散的腐蚀产物膜。
2019, 48(11):3527-3534.DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180784
摘要:为了阐明LZO对热障涂层(TBCs)中粘结层氧化的抑制作用,利用爆炸喷涂(D-gun)在310S基体上制备NiCoCrAlY粘结层,大气等离子(APS)制备单陶瓷8YSZ涂层和双陶瓷LZO/8YSZ涂层。采用SEM、EDS和XRD表征了不同结构TBCs喷涂态及高温氧化后的微观组织和相结构。结果表明:1100 ℃下等温氧化(100小时)后双陶瓷LZO/8YSZ与单陶瓷8YSZ热障涂层相对氧化增重分别为2.82 mg/cm2和3.13 mg/cm2,TGO生长速率常数Kp分别为5.79×10-2 μm2/h和6.26×10-2 μm2/h,厚度分布范围分别为3.75-5.25 μm和5-5.5 μm。相比单陶瓷TBCs,LZO/8YSZ双陶瓷TBCs中粘结层表现出氧化增重少、TGO生长速率低、粘结层中β相转变慢等明显特征。
2019, 48(12):3961-3968.DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180942
摘要:本文对比研究了YAG/8YSZ双陶瓷和8YSZ单陶瓷热障涂层体系的抗高温氧化性能。采用爆炸喷涂(D-GUN)在310S耐热不锈钢基体上制备粘结层(NiCoCrAlY),用大气等离子喷涂(APS)分别在粘结层试样上制备YAG/8YSZ双陶瓷和8YSZ单陶瓷热障涂层,利用SEM和XRD分析涂层氧化前后截面与表面特征,对比研究2种热障涂层体系在1100 ℃等温氧化不同时间后的氧化增重动力学、YAG陶瓷层微观结构与物相及TGO生长过程和生长动力学。结果表明,YAG陶瓷层在1100 ℃等温氧化200 h后无明显相结构转变,孔隙率稍有降低;YAG/8YSZ双陶瓷层体系较8YSZ单陶瓷层体系氧化增重速率降低1.7倍,TGO生长速率降低1.4倍,粘结层β-NiAl相消耗速度及岛状氧化物生长速度更低,表现出更好的抗高温氧化性能。