电弧喷涂Zn-Al伪合金涂层电化学腐蚀性能研究

通过腐蚀电位测定、极化电阻测定、中性盐雾腐蚀试验分析锌铝伪合金涂层的电化学腐蚀性能并与纯锌、纯铝及锌铝合金涂层进行比较.结果表明,锌铝伪合金涂层的阴极保护能力和耐腐蚀性能优于锌铝合金涂层.     

银包覆铁硅铬粉的制备与电磁屏蔽性能研究

[目的]针对海洋环境下电子设备的电磁屏蔽需求,开展高性能电磁屏蔽材料制备及性能研究。[方法]通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪、四探针和振动样品磁强计对原始铁硅铬(FeSiCr)粉及银包覆改性后的FeSiCr@Ag的表面形貌、物相组成、电导率和铁磁性能进行分析,采用矢量网络分析仪对样品的S参数进行测试。借助盐雾试验箱模拟涂层在海洋环境下工作的腐蚀行为并对其宏观和微观形貌进行观察,同时使用电化学工作站监测涂层在质量分数为3.5%的氯化纳(NaCl)溶液中的腐蚀行为,并研究其腐蚀机理。[结果]结果表明：随着反应过程中硝酸银(AgNO₃)添加量的提高,镀银层致密完整。化学镀银后其电导率可达586.79 S/cm,X波段屏蔽效率高达80 dB。在湿热、高盐雾环境加速腐蚀96 h后,FeSiCr@Ag制备的树脂涂层表面无锈蚀现象。化学镀银前后的涂层自腐蚀电位分别为-0.4和-0.09 V,表明镀覆银层后腐蚀介质渗入涂层的速率减慢,缓蚀效果良好。[结论]包覆改性后的FeSiCr@Ag材料具有高效电磁屏蔽性能及良好的耐腐蚀性。     

紧固件无铬锌铝涂层的腐蚀行为

文章针对海上风电紧固件常用无铬锌铝涂层的腐蚀行为开展研究，通过在碳钢紧固件表面制备一种无铬锌铝涂层，并利用中性盐雾实验、扫描电子显微镜、电化学阻抗、极化曲线等分析方法分析涂层的腐蚀行为。试验结果表明碳钢紧固件表面制备的无铬锌铝涂层中铝粉呈现层叠状分层分布，锌则在涂层中其他区域均匀分布，涂层经过60天中性盐雾试验表面未观察到红锈，表明具有很好的防护性，电化学测量结果表明涂层中的锌铝粉交替作用，为紧固件基体提供良好的阴极保护作用。     

结晶器CuNiCoBe合金表面等离子喷涂WC-Co及Mo/WC-Co复合涂层的性能

采用等离子喷涂方法在CuNiCoBe合金表面制备了单一WC-Co涂层和Mo/WC-Co复合涂层.利用扫描电镜(SEM)对涂层的微观形貌进行观察分析,并对涂层的结合强度、抗热震性能以及涂层的摩擦性能分别进行了研究.结果表明:涂层为典型的层叠结构,涂层与基体、涂层与涂层之间结合良好;复合涂层与基体间的结合强度及涂层的抗热震性能均优于单一涂层;WC-Co涂层的平均摩擦系数随着温度的升高而下降.     

基于40Cr杆件的防腐涂层腐蚀试验研究

在保证抗拉强度的情况下,为降低40Cr杆件表面腐蚀并提高其表面硬度,本文设计了镍铬合金/金属陶瓷复合涂层及镍铬合金/含防污剂的微纳米Al2O3.TiO2复合涂层,并对WCCoCr、CrCCrNi、Al2O3.TiO2及氧化铬等陶瓷涂层进行了中性盐雾腐蚀、电偶腐蚀、实海腐蚀等试验,试验结果表明高速火焰+爆炸喷涂微纳米Al2O3.TiO2复合涂层综合性能良好,可有效提高杆件的耐腐蚀性能和表面硬度。     

石墨烯增强铝基SiC复合材料抗侵彻机理试验与数值仿真

[目的]旨在研究新型轻质复合装甲板——石墨烯增强铝基SiC复合材料装甲靶板的抗侵彻失效机理。[方法]利用光镜与扫描电镜对石墨烯增强铝基SiC复合材料进行微观形貌观察;结合弹道枪试验,利用AUTODYN有限元软件建立1/2模型,破片质量为30 g,靶板厚度为43 mm,采用不同的本构模型描述材料,进行数值模拟仿真计算。[结果]结合弹道枪试验及仿真计算,得到石墨烯增强铝基SiC复合材料复合靶板抗侵彻的过程为:破片侵彻靶板时,靶板表层铝合金受破片挤压形成环形卷曲破口,破片继续向后挤压过程中,靶板不断侵蚀破片头部;且破片不断向后冲击剩余靶板形成变形锥,破片速度足够大时,贯穿靶板形成花瓣型破口。[结论]结合微观形貌观察及弹道枪试验,仿真计算结果显示:Johnson-Cook,Cowper-Symonds及Johnson-Holmquist 3种本构模型中,Johnson-Holmquist本构模型更适合描述石墨烯增强铝基SiC复合材料的抗侵彻机理。     

Ti含量及冷却速度对Al-Mn-Ti合金组织的影响

采用高频感应炉对Al-Mn-Ti合金进行制备和研究,探究Ti含量及冷却速度对Al-Mn-Ti合金组织的影响.研究结果表明:未加Ti时,Al-Mn-Ti的合金组织由Al基体和T相准晶组成;加入Ti元素后,合金组织中出现花瓣状准晶Al_(72)Mn_(10)Ti_(18),随Ti含量的增加,花瓣状准晶增多,形状无明显变化;当Ti含量增加到7%时,组织中的Al基体消失,由T相准晶和花瓣状准晶Al_(72)Mn_(10)Ti_(18)组成.随冷却速度增加,过冷度增大,花瓣状准晶Al_(72)Mn_(10)Ti_(18)进一步生长形成树枝状的二次枝晶.     

耐腐蚀非晶态镍-磷合金镀层的研制及应用前景

用电沉积法获得的含9～12%磷的镍-磷合金层,为非晶态的均相结构,具有十分优越的耐蚀性能。在常温下耐盐酸腐蚀的性能优于哈氏合金;对非氧化性氯化物的耐蚀性可与金属钛相媲美;耐各种温度与浓度的热烧碱的腐蚀性能优于金属镍;对高温氟化物的耐蚀性能与蒙乃尔合金相当;对多种有机酸及大部分介质的耐蚀性远远超过常用的奥氏体不锈钢。     

二氧化硅基润湿梯度表面制备及其静润湿特性分析北大核心CSCD

[目的]润湿梯度表面在水面舰船防污、潜艇减阻等领域具有潜在应用价值,有待进一步研究低成本、低复杂度的制备技术。[方法]采用气相沉积法、碱腐蚀法和两者复合法,开展二氧化硅基润湿梯度表面的制备及其静润湿特性的研究分析。[结果]气相沉积法制备表面的最大接触角和变化范围分别为104.9°,23°左右;碱腐蚀法制备表面分别为80.2°,60°左右;两者复合法制备表面分别为102.1°,40°左右,且气相沉积过程在表面润湿性梯度制备中起主导作用。[结论]研究成果可为海洋装备的功能表面制备提供参考。     

舰船电磁屏蔽涂料的环境适应性试验研究

[目的]为增强舰船电磁屏蔽涂料的环境适应性,对其进行理论及试验研究。[方法]首先对电磁屏蔽技术进行理论分析与计算,获取评估铝基材表面涂覆层导电性能的方法;其次选取4种不同型号的电磁屏蔽涂料(国外CHO型、国内HHY型、QJH型和NS型),采用刷涂和喷涂2种工艺方法制备试验样件,通过环境适应性试验研究各型号电磁屏蔽涂料涂覆层导电性能的变化情况。[结果]研究表明:当采用同种工艺方法时,HHY型和QJH型电磁屏蔽涂料涂覆层的导电性能较好;当采用同种电磁屏蔽涂料时,喷涂工艺制备的涂覆层导电性能更好。[结结论]所做研究可为电磁屏蔽涂料在舰船电子设备中的应用提供参考。     

船舶机械中WC-12Co金属陶瓷涂层性能研究

采用HVOF喷涂工艺制备了2种多峰结构和1种亚微米结构WC-12Co涂层,并采用SEM、XRD等方法对3种涂层进行了显微组织、相结构及显微硬度分析;在进行涂层球盘磨损试验的基础上,探讨了多峰WC-12Co涂层的磨损机理.研究结果表明:由含质量分数为30%纳米WC-12Co的粉末制备的多峰涂层WC氧化脱碳程度最低,显微硬度最高;采用含质量分数为50%纳米WC-12Co的粉末制备的多峰涂层耐磨损性能最为优良,可望作为耐磨涂层应用于船舶机械.     

铝表面新型水基清洗剂的研究

以水溶性的有机碱为主要成分,自制LHA为缓蚀剂,2-乙基己醇/吐温复合体系为表面活性剂制备新型水基清洗剂.利用电化学交流阻抗（EIS）技术比较了缓蚀剂加入前后铝在清洗剂中的腐蚀情况,并通过正交实验法讨论了清洗剂中各组分对清洗效果和缓蚀效果的影响.结果表明,有机碱的质量分数占清洗剂体系的75%,缓蚀剂占体系的5%时,可达到较好的清洗与缓蚀效果.     

双级时效对Al-8Zn-2Mg-2Cu合金组织与性能的影响

为提高Al-8Zn-2Mg-2Cu合金的综合力学性能和耐蚀性能,采用硬度测试、电导率测试、室温拉伸实验、剥落腐蚀实验及透射电镜(TEM)观察,研究了双级时效对Al-8Zn-2Mg-2Cu合金组织及性能的影响.结果表明:第二级时效参数决定了合金的综合性能;第二级时效温度越高,保温时间越长,合金的硬度和强度越低,但是电导率和抗剥落腐蚀性能越好;经过120℃×6 h+160℃×16 h的双级时效处理,Al-8Zn-2Mg-2Cu合金的抗拉强度、屈服强度、延伸率、断裂韧性及剥落腐蚀等级分别为:580 MPa,549 MPa,12%,KIC=24. 7 MPa·m1/2和EB.     

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.     

沥青基球形活性炭成球工艺研究

以各向同性的高温沥青(软化点为280℃)为主要原料,采用悬浮法制备含萘沥青球。使用电子显微镜对沥青球的表面形貌进行表征。探讨了萘含量以及成球温度、成球时间和搅拌速度等成球工艺条件对沥青基球形活性炭成球形貌的影响。结果表明,萘含量为30%的调制沥青在成球温度为110-115℃,搅拌速度为300 r/min,成球时间为30 min的条件下制得的沥青球球形度好,表面光滑。     

表面工程技术在修船中的应用

1 近50年表面技术的发展 表面技术在船舶维修上的应用在20世纪50年代已开始,当时主要靠常规的焊接技术直到后期的气体保护焊.70年代等离子喷焊技术的出现,解决了部分难题,但由于受设备条件限制,以及喷焊产生的高温变形,也不同程度上受到了限制.喷涂技术的出现,在一定程度上解决了涂层厚度问题,同时在防腐处理及耐磨材料上的应用,提高了表面耐磨及表面硬度.70～80年代刷镀技术的应用及不断地发展,从0.02%～1%的镀层到在金属及非金属上的镀层.从镀铁、镀铜到镍及硬质合金,表面硬度可达HRC60,机械性能不断提高,在快速修理上得到广泛的应用.90年代在表面工程技术上有了较大的发展:电弧喷涂(合金、粉末);超音速喷涂(提高结合强度);电阻熔焊技术:(常温下修复,瞬间电流3 000 A,达到冶金结合);高能热流强化:激光淬火,熔覆、电子束强化、扫描,重熔;离子注入:高硬度、耐磨材料、深0.5 mm、为高速钢硬度的3倍.粘接技术:具有钢铁的性能,高速、高温、高压、重载、腐蚀,局部损伤及大面积修复.粘接技术出现,由于高性能新材料的添加打破了传统的工艺,发挥了冷态成型微粒合金的真正威力,它的应用使表面工程维修领域增加一项复合修理技术,推动了机械零件修理技术的向前发展.     

船舶护舷结构抗碰撞动态模拟北大核心CSCD

[目的]旨在研究船舶靠泊时“船体-护舷-码头”的动态耦合作用。[方法]采用非线性有限元方法,建立舷侧与护舷结构有限元模型,模拟船舶靠泊过程中速度、应力、能量的动态演化过程。[结果]结果表明:护舷与码头接触最紧密时,船舶速度降为零,护舷结构动态变形和相互作用力最大;船舶靠泊时,护舷呈现出较强的吸能能力,约占船舶初始总动能的70%,船体结构得到很好的保护。[结论]进一步分析表明:随着初始靠泊速度的提高,护舷效能呈降低趋势;所研究目标船的极限靠泊速度为2.5 kn,推荐安全靠泊速度为2.0 kn,研究结果可为船舶靠泊速度限制和船体结构吸能设计提供参考。     

固态胺纤维制备及在密闭舱内吸附CO_2性能研究

以聚丙烯腈纤维(PAN)为基体,通过水解、酰氯化及与聚乙烯亚胺(PEI)接枝反应制备得到多胺基型固态胺纤维。应用红外光谱仪、热重分析仪及扫描电子显微镜表征了纤维的官能团结构、热稳定性及表面微观形貌。在温度25.0℃、相对湿度80%、初始CO_2浓度1.0%的条件下,测得纤维在30 min内对CO_2的吸附量可达154.4 g/kg;105℃水蒸气再生10 min,循环吸附再生50次,纤维的再生效率为98.3%。     

阻流板对规则波中船舶阻力及运动特性影响研究

[目的]旨在分析阻流板对规则波中船舶阻力及运动特性的影响。[方法]以一条半排水型方尾船为研究对象,基于RANS方法并结合重叠网格技术进行阻流板安装前后船舶在规则波中的阻力与运动特性数值仿真,总结船舶阻力、姿态与运动响应随波长与航速的变化规律。[结果]结果表明：阻流板在规则波中的减阻率比静水减阻率大1.03%～2.43%;阻流板对垂荡和纵摇传递函数的影响随着波长的增大而变大,λ=2LPP工况下的垂荡传递函数TF3和纵摇传递函数TF5平均降低了3.5%和1.4%;当船舶出现甲板上浪时,阻流板可使TF3和TF5的降低率分别达到9%和3%。[结论]研究方法与研究成果可为船舶节能装置设计与性能预报提供技术参考。     

AUV cluster path planning based on improved RRT* algorithm北大核心CSCD

[目的]针对微小型欠驱动自主式水下机器人(autonomous underwater vehicle,AUV)集群控制问题,设计一种基于改进RRT^(*)算法的编队控制策略。[方法]RRT^(*)算法规划的路径陡变难以跟踪且收敛速度较慢,针对该问题提出改进方法。首先加入偏置函数使随机采样点靠近目标点,然后采用Dubins曲线平滑连接采样点,通过在可变半径范围内重新布线,并设计有关曲线长度与避障的代价函数,选择最优路径。依据代价和最小值为多AUV分配集结点,协调多AUV速度完成最小集结时间约束,随后设计基于Dubins路径的分段向量场构造方法,使得多AUV跟踪规划路径,到达目标集结点时速度与方向保持一致。[结果]仿真结果表明,多AUV编队平均路径长度缩短26.6%,平均集结时间缩短21.7%。[结论]该算法路径规划质量高,可顺利完成编队集结任务。