钛合金微弧氧化技术在修造船中的应用

微弧氧化是一种在有色金属及其合金表面原位生长陶瓷膜的新技术,在西方舰船上已得到广泛应用。文章简述了表面微弧氧化技术在钛合金中的应用情况,对陶瓷膜层的表面形貌、截面形貌、膜层厚度、相结构和显微硬度进行了观察测试,并研究了膜层的结合强度、绝缘性、磨损和腐蚀性能。结果表明:膜层厚度可达到24μm,膜基结合强度达到35.2MPa,膜层绝缘性、耐磨性和耐蚀性良好,满足舰船使用需求,在修造船中具有广阔的应用前景。     

海洋工程用铝合金表面微弧氧化膜的耐腐蚀性能

为了制备性能良好的微弧氧化膜层，以提高海洋平台用2Al2铝合金的耐磨性和耐腐蚀性。本实验采用微弧氧化技术，将不同浓度的MoS2颗粒（0 g/L、1 g/L、2 g/L、4 g/L、6 g/L和8 g/L）添加到电解液中，在2Al2铝合金表面制备微弧氧化膜层。通过扫描电子显微镜和光学显微镜对复合镀层的微观形貌、组织结构进行分析；采用摩擦磨损试验、电化学腐蚀试验等实验方法分析了镀层的耐磨性和耐腐蚀性能。实验结果表明，随着纳米MoS2颗粒含量的增加，陶瓷层表面微孔尺寸减小，微孔数量增加，并且孔洞的分布更加均匀，致密度得到了很大的提高，且膜层厚度随着纳米MoS2颗粒含量的增加先增后减；添加纳米MoS2颗粒后，使得膜层摩擦系数降低，并且基本稳定在0.45左右；当纳米MoS2颗粒含量为4g/L时，陶瓷层的耐腐蚀性能最好。     

NaOH含量对AZ91D镁合金微弧氧化膜层微观结构和耐蚀性的影响

在由15 g/L Na2SiO3、12 g/L NaAlO2、3 g/L Na2B4O7、5 mL/L C3H8O3、5 g/L C6H5Na3O7及1~4 g/L NaOH组成的硅铝复合电解液中,利用微弧氧化技术在AZ91D镁合金基体上制备了一系列陶瓷膜层.利用扫描电镜、膜层测厚仪分别研究了陶瓷膜层的微观结构及厚度;采用全浸泡实验和交流阻抗实验测试了膜层在3.5%NaCl溶液中的耐蚀性能.结果表明：随着NaOH含量的增加,微弧氧化过程中的起弧电压和终止电压均呈线性下降;膜层的耐蚀性随着NaOH含量的增加先提高后降低,膜厚的变化趋势与其耐蚀性的变化趋势基本一致;NaOH含量的变化主要影响膜层内部致密层的耐蚀性能;当NaOH含量为2 g/L时,膜层最厚,膜层较致密,因而具有较好的耐蚀性能.     

两阶段升压模式ZK60镁合金的MAO膜层生长机理研究

采用两阶段升压模式在ZK60镁合金基体上进行微弧氧化(MAO).通过微弧氧化过程中电流随时间的变化分析膜层生长过程,利用扫描电镜及其附带的能谱测试仪观察膜层微观结构并分析膜层成分及元素分布情况,用X射线衍射仪研究膜层物相组成.结果表明:该模式下制备的MAO膜层表面微孔呈现"火山口"喷射形状,并存在孔中套孔结构;微弧放电时提供反应向内的驱动力,使其发生内氧化,形成锯齿状膜基结合面;该模式下微弧氧化成型过程经历了陶瓷颗粒形成阶段,陶瓷颗粒聚集成表面岛阶段及表面岛烧结合并阶段;两阶段升压模式下获得的微弧氧化膜层由MgO方镁石和MgAl_2O_4尖晶石两种物相构成,且基体元素与电解液元素在微弧氧化反应中存在传质过程.     

纳米MoS2颗粒对海洋平台铝合金钻探管表面微弧氧化膜的性能影响

为了使海洋平台铝合金钻探管具有优异的耐腐蚀性能,试验采用微弧氧化技术,在海洋平台钻探管用2A12铝合金表面制备氧化铝陶瓷膜。本试验研究了纳米颗粒添加量对微弧氧化膜的微观形貌、组织结构和耐腐蚀性的影响。试验得出：MoS₂纳米颗粒添加量对微弧氧化膜的制备影响较大,随着MoS₂纳米颗粒添加量的增加,微弧氧化膜的厚度有增大的趋势,孔径先增大后减小,膜表面越来越致密光滑;随着MoS₂纳米颗粒添加量的增加,微弧氧化膜的耐腐蚀性能提高,当MoS₂纳米颗粒添加量由0.5g/L增加到2g/L时,腐蚀速率由0.00032g.(dm₂)_-1.h_-1降低至0.00024g.(dm₂)_-1.h_-1。     

改性铝合金在蒸馏法海水淡化装置的初步应用研究

选用阳极氧化和TiO2纳米颗粒填充聚氨酯涂层的铝合金管作为水平管降膜蒸发器的换热管.考察了海水喷淋密度、改性方式、海水蒸发温度对水平管降膜蒸发传热特性的影响,分析了铝合金的耐腐蚀性和抗垢性.实验结果表明,随着海水喷淋密度和蒸发温度的增加,降膜蒸发传热系数先逐渐增加,随后趋于稳定;阳极氧化铝合金的传热系数高达13 000 W/m2·℃,表面氧化层可以抑制碳酸钙的成核与生长,但换热管表面出现少量点蚀;有机涂层铝合金的传热系数达到11 000 W/m2·℃,表面未发现海水腐蚀和难溶盐的结垢.     

热障涂层在900℃混盐中的抗热腐蚀性能

针对某型舰用燃气轮机的一级涡轮导向叶片材料,对其分别施加国内外现有的部分热障涂层,并通过表面封孔工艺制备出了新型热障涂层。在所制备的热障涂层试样和铸造合金试样表面涂覆75%Na2SO4+25%NaC l的盐膜,研究其在900℃空气中的热腐蚀性能。结果表明,未施加涂层的铸造合金受到了严重的热腐蚀,发生了严重的内氧化;而施加热障涂层的试样均表现出优异的抗热腐蚀性能,在热障涂层/粘结层界面处生成的连续致密的A l2O3膜,能阻挡粘结层进一步的氧化而维持与热障层的有效结合;施加封孔层的热障涂层因降低了界面A l2O3膜的生长速率,而展现出了最好的抗热腐蚀性能,并可预期有最长久的寿命。     

铝合金表面状态对搅拌摩擦焊接头组织和性能的影响

研究了铝合金表面状态对搅拌摩擦焊焊接接头组织和性能的影响。试验结果表明:试板表面油污的存在使得焊接接头强度下降为母材的60%左右,同时显著降低接头的塑性;试板表面的氧化膜和油污还会造成焊核区及焊缝前进侧的残余间混结合线缺陷。对焊接接头拉伸断口进行扫描电镜观察发现:拉伸试样的断口中存在油污和A l2O3的聚集物,这些聚集物会成为拉伸时的裂纹源。断口和力学性能综合分析表明:铝合金表面的油污和氧化膜都会降低搅拌摩擦焊接头的强度和塑性。     

PVD轴瓦溅射工艺研究

研究目的是为进口柴油机的国产化提供磁控溅射的PVD轴瓦。PVD(Physical Vapor Deposition物理气相沉积)轴瓦属于第四代轴瓦,其特点是用磁控溅射的方法在轴瓦基材的内表面上生成镍栅层(阻挡层)和具有优异性能的铝合金减摩层(跑合层、滑动层),这是研制PVD轴瓦的重点和难点。通过反复试验,得出了影响溅射膜层附着强度、沉积速度、维氏硬度、减摩层断面微观形貌等性能的有关参数的优化值并确定了工艺流程。铝合金减摩层的组分含量、附着强度、维氏硬度等性能达到或优于图纸要求。铝合金减摩层断面微观形貌及软锡(Sn)相颗粒直径和分布状态等性能达到外同类产品或文献报道的水平。     

铝合金表面涂覆纳米氧化铈掺杂氧化硅及其耐腐蚀性研究

铝合金以其密度小、耐腐蚀性及力学性能优越而被广泛关注,特别是航海领域,但是铝合金化学性质活泼、表面氧化层易于破损,使得其易于被海水腐蚀限制了铝合金在航海中的应用。纳米氧化铈具有很好抗海水腐蚀和抗微生物腐蚀作用,但纳米颗粒也存在直接涂覆难的问题。掺杂氧化硅的纳米复合氧化膜便于涂覆且具有更好的耐腐蚀性能,复合膜层可以有效抑制膜层基体降解剥落。本文对不同热处理温度和不同掺杂比例的氧化铈和氧化硅对铝合金表面耐腐蚀性的影响进行研究,得到耐腐蚀性能最好的热处理温度和掺杂比。     

多层声学覆盖层复合的有限长弹性圆柱壳声辐射特性研究

针对水下双层圆柱壳内外壳体各表面敷设隔声阻尼层的情况,建立了有限长多层复合加实肋板的双层圆柱壳水下声辐射计算模型.对模型采用模态展开法,系统考虑壳体与隔声层和实肋板耦合,外表面声学覆盖层作用和外部声场耦合,并以状态矢量对应的矩阵形式导出复合壳体辐射声功率的计算表达式.数值计算了隔声阻尼层和外场声学覆盖层层参数,实肋板参数和壳体阻尼对模型辐射声功率的影响.研究结果表明:有实肋板时阻尼层的降噪量最高接近15dB,实肋板的声短路作用限制了隔声阻尼层的降噪效果;双层隔声阻尼层比单层隔声阻尼层降噪效果好3-4dB.外场声学覆盖层受实肋板影响较阻尼层小,其降噪量达10dB左右.     

外层蒙皮加强充水气囊圆柱壳的声辐射

为降低充水加肋圆柱壳受内部点声源激励时的辐射噪声,在其外表面整体敷设了气囊式声学覆盖层.气囊式声学覆盖层由内外层橡胶蒙皮与内部充入的气体组成,并在外层蒙皮中嵌入一层较薄的铝质芯板或在外层蒙皮中嵌入等间距的钢丝环.采用声无限元法,计算敷设气囊式声学覆盖层的充水圆柱壳的水下辐射噪声,结果表明采用铝板加强外层蒙皮的气囊式声学覆盖层可以降低充水气囊圆柱壳的水下辐射噪声,而采用钢丝环加强外层蒙皮则不能够降低充水气囊圆柱壳的水下辐射噪声.     

海水介质下铜合金空冷器管失效原因分析

某型柴油机空气冷却器在服役过程中发现铜管腐蚀泄漏,铜管已经由内壁向外壁腐蚀穿孔。文中采用化学成分分析、金相分析、显微硬度测试、腐蚀表面形貌分析(SEM和EDS)等方法对空冷器管的腐蚀失效原因进行分析,结果表明:海水介质下,海洋生物在管内壁的沉积以及海水中腐蚀性氯离子、硫离子与铜基体引起微电池反应是空冷器管腐蚀穿孔的主要原因,并提出了相应的腐蚀控制建议。     

Study on alternative approaches to corrosion protection of ballast tanks using an economic model

One of the most relevant problems in ship construction and maintenance nowadays is corrosion in ballast tanks of modern merchant vessels. On the one hand, there is a general consensus that the economic lifespan of such a vessel depends, to a large degree, upon the corrosion state of its ballast tanks, while on the other hand these ballast tanks, located between the outer hull and the cargo tanks, makes routine inspection and maintenance a difficult task.Today, ship's ballast tanks are usually constructed in steel and protected with an epoxy coating backed up by sacrificial zinc anodes. Such a construction has been applied without significant alterations for many years. The objective of this economic study is to compare this construction method with some potential alternatives. The considered alternatives are: (1) an increase in structural scantlings, eliminating the necessity to replace corroded at a cost of real cargo carrying capacity of the ship, (2) application of the novel and more durable TSCF₂₅ coating (3), the use of corrosion resistant steel in ship construction and (4) a standard PSPC₁₅ coating combined with lifetime lasting aluminum sacrificial anodes. A cost model was used to evaluate these alternative options together with sensitivity analysis. It is concluded that the durable coating and the use of lifetime lasting aluminum anodes are bound to improve the actual basic tank concept. Corrosion resistant steel becomes attractive when the steel price becomes competitive.     

边缘提取在涂胶缺陷检测中的方法研究

船舶发动机盖外板与内板之间常涂覆一层防震密封胶,但具体涂胶形态难以观测,常用机器视觉手段获取产品涂胶图片。针对涂胶区域分割和检测精度低,效率慢的问题,提出一种新的边缘提取算法获取涂胶区域。为了避免传统Canny边缘检测方法易受噪声干扰的缺点,采用具有保边特性的加权最小二乘法滤波器对图像滤波去燥,增加45°和135°两个方向计算图像梯度,利用改进后的Canny算法获取边缘,对获取到的边缘点用区域生长方式将涂胶区域提取出来,最后将提取到的涂胶区域与标准涂胶区域进行配准和减影,得到减影结果即为涂胶缺陷。试验仿真表明：本算法能够很好的提取到胶水区域,并且获取胶水缺陷。     

船舶锅炉燃油管内部腐蚀与防护

文章就某型船舶锅炉燃油管内部腐蚀造成锅炉喷嘴堵塞问题，进行腐蚀原因分析、防腐蚀方案论证，提出涂塑防护方案，并提出满足船舶管道使用的机械性能要求的新型环氧粉末涂料研制方法。