亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        稀土Al-Mn 系防護(hù)涂層材料研究進(jìn)展

        2022-07-21 03:29:16魯飛劉樹峰李慧張帥溫永清
        稀土信息 2022年6期
        關(guān)鍵詞:非晶態(tài)靶材非晶

        ● 魯飛 劉樹峰 李慧 張帥 溫永清/文

        金屬及其合金腐蝕問題遍及交通運(yùn)輸、化工、冶金及國防工業(yè)建設(shè)的各個領(lǐng)域,造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。據(jù)統(tǒng)計,每年由于腐蝕而報廢的金屬設(shè)備及材料相當(dāng)于金屬年產(chǎn)量的10%~40%,其中很大一部分金屬及合金材料因腐蝕問題而無法回收,研究解決腐蝕問題,已刻不容緩。通過表面處理(如涂層沉積)可以有效減少材料的腐蝕程度。目前常見的防護(hù)涂層制造材料包括Cd,Zn 或Zn 合金和Al或Al 合金,其中以Al 基防護(hù)涂層應(yīng)用最為廣泛。

        眾所周知,鈍化現(xiàn)象使Al 具有較高的耐腐蝕性能。Al 表面形成的鈍化層厚度約為幾十埃,具有很強(qiáng)的粘合性、致密性,可以保護(hù)基體內(nèi)部免受進(jìn)一步氧化。然而,與其他能夠鈍化的金屬一樣,特別是在與富Cl-環(huán)境接觸時,Al也容易發(fā)生局部腐蝕(即點腐蝕)。通常需要在Al 基體中添加其它元素(主要是過渡族金屬元素)來提高Al 的耐點腐蝕性,同時改善機(jī)械性能。研究發(fā)現(xiàn),通過添加Mn、Mo、Cr、Ti、Zn 或Mg 等合金元素可以極大地提高Al 涂層的抗腐蝕能力和抗氧化性。其中Al-Mn 合金涂層體系中,通過添加Mn 元素,能夠形成致密、細(xì)小的組織(甚至是非晶態(tài)結(jié)構(gòu)),涂層光亮、平整,具有優(yōu)異的耐蝕性和裝飾性,廣泛應(yīng)用于鋼鐵、釹鐵硼磁鋼防護(hù)領(lǐng)域,備受世人青睞。

        一、Al-Mn 系合金涂層耐蝕性能影響因素

        1.物相組成

        晶體的晶界處容易發(fā)生腐蝕,非晶態(tài)合金涂層的微觀結(jié)構(gòu)特殊性和化學(xué)成分均勻性是提高涂層材料耐蝕性的重要保證。這是由于與晶態(tài)合金相比,非晶態(tài)合金不存在晶界、位錯、層錯等晶體缺陷,也無第二相夾雜物及成分偏析,具有均一的單相體系。在這種均一的單相表面上所形成的鈍化膜也是均一的,因此能夠大幅提升涂層材料的耐蝕性能。Mraied 等采用磁控濺射工藝制備了Al-Mn 合金薄膜,并評價了其耐蝕性能。結(jié)果顯示單一非晶相結(jié)構(gòu)Al-Mn 涂層(20.5 at%)耐蝕性能明顯高于Al 固溶體和Al-Mn 非晶混合相結(jié)構(gòu)。Ding 等在NdFeB 基體表明電沉積制備了Al-Mn 涂層。結(jié)果表明非晶態(tài)Al-Mn 涂層自腐蝕電流密度低至E-08A/cm-2量級,遠(yuǎn)高于Ni,Ni-Co,Zn,Zn-Cr 涂層。Chen 等利用磁控濺射技術(shù)在Si 基體表面沉積了AlMn 非晶涂層(Mn 含量21.6 at%),研究了其磨損腐蝕行為。結(jié)果表明磨損腐蝕后涂層仍保持非晶結(jié)構(gòu)。近年來,包頭稀土研究院與中科院力學(xué)所合作,采用磁控濺射技術(shù)研究了Mn 含量對Al-Mn 合金性能的影響。結(jié)果顯示,Al-Mn 膜的沉積速率可達(dá)到4μm/h 以上,自腐蝕電流可降低三個數(shù)量級,達(dá)到E-08A/cm-2;其中非晶AlMn(Mn 含量超過20at%)涂層的中性鹽霧試驗達(dá)到了1000 小時以上。

        2.涂層表面平整度

        涂層表面光滑度、平整度的提高也可以增加材料的耐蝕性能。腐蝕包括電化學(xué)腐蝕和化學(xué)腐蝕,而電化學(xué)腐蝕的實質(zhì)是防護(hù)涂層材料在服役過程中發(fā)生原電池作用。涂層的表面不光滑,粗糙度增加,在表面微區(qū)會存在高度差(有峰區(qū)和谷區(qū))。Li 等研究表明電子從谷區(qū)逃逸的機(jī)會受到相鄰原子核相互作用的強(qiáng)烈限制。這種效應(yīng)導(dǎo)致電子功函數(shù)(EWF)增加,從而引起伏安電位的增加。相反地,電子在峰區(qū)附近逸出概率增大,導(dǎo)致EWF 和伏安電位值的降低,形成陽極。這樣在峰區(qū)和谷區(qū)之間伏安電位分布不均勻,形成腐蝕原電池,加速腐蝕進(jìn)程。Dobruchowska 等采用電弧離子鍍技術(shù)在AISI 4140 合金鋼基體表面沉積Al0.9Mn0.1、Al0.8Mn0.2、Al0.5Mn0.5、Al0.8Mn0.1Si0.1和 Al0.7Mn0.2Si0.1系列AlMn 合金涂層。其中Al0.7Mn0.2Si0.1涂層表面粗糙度參數(shù)遠(yuǎn)大于其他涂層體系,其耐鹽霧腐蝕試驗(5 wt.%NaCl)僅為192 h,而表面平整的Al0.8Mn0.1Si0.1涂層鹽霧腐蝕1000 h后表面未觀察到明顯的紅銹斑點,對AISI4140 合金鋼基體具有最佳的防護(hù)性能。

        基于以上分析,可知獲得表面光滑的單一非晶態(tài)涂層是增加Al-Mn 合金耐腐蝕性能的關(guān)鍵。

        二、稀土Al-Mn 系合金涂層

        1.稀土添加對AlMn 合金涂層物相組成的影響

        Al-Mn 合金系涂層的物相組成一般包括Al 固溶相,Al-Mn 非晶相和Al-Mn 金屬間化合物相,其物相結(jié)構(gòu)與Mn 元素含量密切相關(guān),其中Al 固溶相隨Mn 含量的增加而減少,Al-Mn 非晶相隨Mn 含量的增加而增加。同時單一非晶態(tài)結(jié)構(gòu)才能實現(xiàn)超強(qiáng)的耐腐蝕性能。

        孫淑萍等以Q235 鋼為基體,研究了La 添加對Al-Mn 電鍍層組織轉(zhuǎn)變的影響。結(jié)果表明La 的加入有助于促使Al8Mn5合金相轉(zhuǎn)變?yōu)锳l-Mn 非晶態(tài)合金相,使鍍層表面光滑、致密,從而獲得優(yōu)異的耐蝕性能。Zhang 等指出Ce 的添加可以使熔鹽電沉積Al-Mn 涂層的相組成由Al,AlMn 金屬間化合物,Al6Mn 轉(zhuǎn)變?yōu)锳l6Mn 單一非晶相。添加0.22wt.%CeCl3的Al-Mn 涂層表面均勻、平整、細(xì)小,點腐蝕電位約為-1.1239V,硬度為390kgf/mm2。Mula等研究了Ce 添加對Al-Mn-Ce 體系物相轉(zhuǎn)變的影響。結(jié)果顯示Ce 的加入影響Al-Mn 金屬間化合物的成相過程,在Al92Mn6Ce2體系中形成Al11Mn4,而在Al93Mn6Ce1體系中形成Al6Mn 和Al2Mn3;同時在Al92Mn6Ce2體系中可觀察到部分非晶態(tài)結(jié)構(gòu),而Al93Mn6Ce1體系全部為結(jié)晶態(tài)組織。表明Ce 對Al-Mn-Ce 體系的物相轉(zhuǎn)變起重要作用。

        近期,包頭稀土研究院靶材及應(yīng)用技術(shù)研究室針對現(xiàn)有磁控濺射沉積Al-Mn 非晶涂層中Mn 元素含量偏高(Mn=20at.%以上)引起的合金脆性大,靶材制造加工成本偏高問題,研究了稀土Ce 添加對AlMn 濺射涂層非晶形成能力、靶材加工性能及涂層防護(hù)性能的影響。研究室相繼開發(fā)了AlMn-Ce01 和AlMn-Ce02兩類AlMn-Ce耐蝕涂層及對應(yīng)靶材體系。其中AlMn-Ce01 涂層的自腐蝕電位為-0.486V 高于Al80Mn20非晶涂層(-0.940V),自腐蝕電流密度降至1.7×10-7A/cm2與Al80Mn20非晶涂層(1.53×10-7A/cm2)相當(dāng);而AlMn-Ce02 系列涂層的自腐蝕電位最高可達(dá)-0.55V,自腐蝕電流密度最低可至7.32×10-8A/cm2,均優(yōu)于Al80Mn20非晶涂層。表明Ce 添加有助于AlMn 合金涂層在低錳含量形成非晶態(tài)組織,提升涂層耐蝕性能,同時可有效改善AlMn 靶材的切削加工性能,有望實現(xiàn)高強(qiáng)耐蝕AlMn 基防護(hù)涂層用靶材低成本制作。

        2.稀土添加對AlMn 合金涂層表面平整度的影響

        圖2 顯示了稀土Ce 的加入對Al-Mn 電鍍層表面形貌的影響??梢悦黠@看出與未添加稀土相比,稀土元素的引入可以細(xì)化、均勻化涂層組織,減少內(nèi)部孔隙分布,極大地改善涂層的表面沉積狀態(tài)。梁寒冰研究了稀土Ce 和Nd 的添加對電沉積Al-Mn非晶涂層表面形貌及耐蝕性能的影響。結(jié)果表明,添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.22%的Ce 后,電沉積合金涂層晶粒細(xì)小,表面形貌均勻、平整、致密,耐蝕性顯著提升,表面硬度也比未添加稀土高出20 kgf/mm2左右;添加稀土Nd 后也得到類似結(jié)果。蔡婷婷研究表明熔鹽中加入CeCl3對鍍層表面起到整平作用,表現(xiàn)出最佳耐蝕性。

        然而需要指出的是,單一非晶態(tài)組織的獲得是保證涂層呈現(xiàn)優(yōu)異耐蝕性能的關(guān)鍵所在。這是由于非晶態(tài)組織微觀結(jié)構(gòu)均勻,成分分布均勻,宏觀表面光滑、致密。也就是說涂層的晶態(tài)組織結(jié)構(gòu)影響涂層表面狀態(tài),進(jìn)而影響涂層的耐蝕性能。研究結(jié)果已經(jīng)表明,稀土元素的添加能夠促使Al-Mn 合金涂層向非晶態(tài)組織轉(zhuǎn)變,但稀土添加量有一定限度,過量的稀土元素加入會導(dǎo)致涂層表面出現(xiàn)細(xì)小的結(jié)晶顆粒,造成涂層晶態(tài)結(jié)構(gòu)及成分分布均勻性下降,表面粗糙度增加(如圖3 所示),進(jìn)而使涂層鈍化區(qū)間減小,耐腐蝕效果降低。

        綜上所述,可以發(fā)現(xiàn)稀土元素的添加能夠影響Al-Mn 化合物的成相過程,有助于Al-Mn 合金涂層向非晶態(tài)轉(zhuǎn)變,實現(xiàn)單一非晶態(tài)組織,進(jìn)而優(yōu)化涂層表面沉積狀態(tài),提高涂層耐蝕性能。

        三、結(jié)語

        稀土添加Al-Mn 非晶合金涂層組織結(jié)構(gòu)單一,成分分布均勻,展現(xiàn)出優(yōu)異的耐腐蝕防護(hù)性能。然而稀土元素對Al-Mn 合金涂層成相過程的作用機(jī)理和晶態(tài)轉(zhuǎn)變機(jī)制不明仍然是制約稀土Al-Mn 系防護(hù)涂層材料產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程的瓶頸。鑒于此,探索稀土Al-Mn 系合金涂層成相過程,進(jìn)一步認(rèn)清稀土添加對Al-Mn 合金涂層非晶形成能力的影響規(guī)律和作用機(jī)理,基于理論設(shè)計出高效、綠色的稀土Al-Mn 系非晶合金涂層制備工藝,就成為今后稀土Al-Mn 系防護(hù)涂層材料的重要研究方向。

        猜你喜歡
        非晶態(tài)靶材非晶
        熱壓法制備二硫化鉬陶瓷靶材工藝研究
        退火工藝對WTi10靶材組織及純度的影響
        玻璃磨邊機(jī)改造成氧化銦錫靶材磨邊機(jī)的研究
        賀利氏攜手通快研究非晶態(tài)金屬三維打印
        風(fēng)雨后見彩虹
        非晶態(tài)合金與氫相互作用的研究進(jìn)展?
        非晶Ni-P合金鍍層的制備及應(yīng)力腐蝕研究
        非晶態(tài)物質(zhì)的本質(zhì)和特性
        非晶硼磷玻璃包覆Li[Li0.2Co0.13Ni0.13Mn0.54]O2正極材料的研究
        塊體非晶合金及其應(yīng)用
        亚洲av无码成人网站在线观看| 日韩精品成人一区二区三区| 国产一区二区三区日韩在线观看| 无码人妻精品一区二区三区夜夜嗨| 真人直播 免费视频| 日韩欧美国产亚洲中文| 成人av在线免费播放| 精品综合一区二区三区| 一本一道波多野结衣av中文| 久草午夜视频| 国产一区不卡视频在线| 亚洲精品中文字幕一二三区| 老少配老妇老熟女中文普通话| 香蕉网站在线| 麻豆夫妻在线视频观看| 激情综合五月开心婷婷| 97久久人人超碰超碰窝窝| 亚洲不卡无码高清视频| 日本一区中文字幕在线播放| 4455永久免费视频| 欧美v亚洲v日韩v最新在线| 99久久这里只精品国产免费| 日本一区二区三区女优在线| 欧美又粗又长又爽做受| 草莓视频成人| 99热久久只有这里是精品| 国产剧情一区二区三区在线| 伊人久久久精品区aaa片| 国产激情视频在线观看首页| 国产亚洲一区二区毛片| 亚洲人精品午夜射精日韩| 97免费人妻在线视频| 国产黄色精品高潮播放| 精品国产精品久久一区免费式| 欧洲freexxxx性少妇播放| 加勒比黑人在线| 白白色视频这里只有精品| 亚洲精品一品区二品区三品区| 一国产区在线观看| av成人资源在线观看| 免费无码又爽又高潮视频|