钠盐量影响下DD6单晶高温合金的高温热腐蚀规律研究

目的 开展镍基单晶高温合金DD6在950 ℃下的热盐腐蚀试验(95%Na2SO4+5%NaCl),探明涂盐量和涂盐方式(周期涂盐和单次涂盐)对DD6高温热腐蚀的影响规律和机理。方法 结合扫描电子显微镜、X射线能量色散谱、X射线衍射等设备,对不同涂盐量及涂盐方式下DD6的表面及横截面形貌进行观察分析,分析不同涂盐量和涂盐方式下DD6的高温热腐蚀机理。结果 DD6在950 ℃下主要发生碱性熔融热腐蚀,同时伴随氧化、硫化和氯化等过程。高温热腐蚀使得DD6合金表面生成的保护性氧化膜被熔融态的腐蚀介质破坏,导致O、S、Cl等外部元素通过氧化膜的缺陷进入DD6基体中,在合金的亚表面发生内氧化、内硫化以及内氯化反应,横截面上出现明显的腐蚀层,其主要由氧化物以及硫化物组成。随着热腐蚀的进行,DD6表面物质发生了剥蚀,沉积盐量的增加导致剥蚀现象越加严重,合金内部致密的组织结构也被破坏,横截面上出现了大量孔洞、裂纹等缺陷。在相同涂盐量下,周期涂盐法使得DD6的腐蚀程度高于单次涂盐法。结论 DD6高温热腐蚀行为与涂盐量及涂盐方式密切相关,相同涂盐方式下,涂盐量越大,DD6热腐蚀更加严重。涂盐量一定时,周期涂盐法使得DD6的热腐蚀剧烈程度大于单次涂盐法,且DD6在上述热腐蚀条件下均发生剥蚀破坏。     

热障涂层对DD6单晶高温合金高周疲劳性能的影响

目的研究电子束物理气相沉积热障涂层对单晶高温合金高周疲劳性能的影响,为热障涂层在涡轮叶片上的应用提供技术支持。方法采用真空电弧镀和电子束物理气相沉积工艺制备YSZ热障涂层,进行900℃条件下高周疲劳性能测试,采用扫描电镜对测试后的试样表面、断口形貌进行观察与分析。结果在900℃、380 MPa条件下,带涂层的DD6单晶试棒循环次数(Nf)超过了107,420 MPa条件下超过了106。通过对DD6单晶试棒断口分析,失效后的带涂层试棒仍以DD6单晶常见滑移解离形式发生破坏。结论高周疲劳性能测试条件下,带YSZ热障涂层的试棒中粘结层率先产生垂直微裂纹,但是裂纹扩展延伸中发生氧化钝化,之后DD6基体沿正常的滑移方向从表面向内部疲劳扩展,带涂层的试棒疲劳裂纹并非由涂层微裂纹直接扩展形成,热障涂层对DD6单晶高温合金高周疲劳性能影响较小。     

GH901高温合金在典型海洋大气环境中的腐蚀行为

目的 研究南沙岛礁典型海洋大气环境对GH901高温合金腐蚀行为的影响。方法 在南沙美济礁典型环境中开展GH901高温合金大气暴露试验,利用金相显微镜分析GH901高温合金在我国南沙美济礁典型环境中的腐蚀特征,定期测试该材料的拉伸强度,分析样品的外观和微观形貌。结果 自然暴露1a,GH901高温合金拉伸试样基体表面尚未发生明显的腐蚀现象,在575℃高温力学测试条件下的抗拉强度、断后伸长略有波动,其高温力学性能并未在短期自然暴露中随试验时间的延长而明显变化。结论 GH901高温合金拉伸试样在岛礁大气环境短期暴露下具有良好的耐蚀性,在575℃温度条件下具有良好的力学性能稳定性。     

三种典型菌种复合环境下2A12铝合金的腐蚀行为研究

目的研究由硫酸盐还原菌、铁细菌、脱氮硫杆菌三种典型菌种复合环境下飞机常用材料2A12铝合金的腐蚀行为。方法实验室内菌种培养再现飞机内部封闭部位复合菌种环境,通过电化学交流阻抗、动电位极化曲线及体视显微镜对2A12铝合金的电化学性能和宏微观形貌进行表征,揭示2A12铝合金在复合菌落下腐蚀程度随时间和复合菌落的影响。结果与空白试验对比发现,复合菌种环境下,2A12铝合金表面出现明显裂缝与腐蚀坑,部分腐蚀孔隙中有腐蚀产物与微生物膜的残留。在复合菌液中,腐蚀电流密度最小为1.12×10~(-6)A/cm~2,最大为2.43×10~(-6)A/cm~2。结论三种典型菌种复合环境下,2A12铝合金的腐蚀速率是对照组的62.79倍,腐蚀深度是对照组的3.41倍,复合菌落对2A12铝合金的腐蚀影响规律与菌落种类、代谢特点及多种菌落间相互作用有关。     

涡轮叶片NiCoCrAlYTa涂层抗高温氧化和腐蚀性能测试研究

目的保障涡轮叶片的安全可靠应用,研究NiCoCrAlYTa涂层的高温氧化和燃气热腐蚀行为。方法针对有无涂层的涡轮叶片试样,分别进行1050℃/100 h的抗氧化试验和950℃/100 h的燃气热腐蚀试验,同时分析试验后合金基体和涂层的微观形貌。结果抗氧化试验后,无涂层试样的平均氧化皮脱落量和平均氧化速率分别是带涂层试样的10倍和3倍左右,无涂层试样叶身表面可见大量氧化皮脱落形成的凹坑,带涂层试样的涂层完好,基体未见氧化特征。燃气热腐蚀试验后,无涂层试样的腐蚀速率是带涂层试样的3倍,无涂层试样叶身表面可见较多腐蚀坑,有涂层试样的涂层未被明显腐蚀。结论 NiCoCrAlYTa涂层在经过长时间高温氧化和腐蚀后仍能形成完整的Al_2O_3膜,从而起到较好的保护作用。Ta、Y等元素对Al_2O_3氧化膜的形成及质量具有促进作用。     

电弧离子镀HY11涂层的1200℃高温氧化行为研究

目的研究真空电弧镀方法制备的超高温金属涂层HY11在1200℃下的高温氧化行为。方法用真空电弧镀技术(AIP)在单晶镍基高温合金DD6上制备超高温金属涂层HY11,采用HB 5258循环氧化方法进行1200℃循环氧化试验,通过试验过程中试样质量变化评价涂层氧化寿命。通过扫描电镜(SEM)分析氧化后的试样显微形貌,用X-射线衍射仪分析涂层材料的相结构,通过氧化速率对涂层材料抗氧化性能进行表征。结果采用单靶真空电弧镀技术制备的HY11涂层,经过1050℃真空条件下扩散2h,涂层厚度为50～60?m,扩散区厚度为10～15μm,涂层微观组织均匀致密,涂层合金界面清晰平整。DD6合金的1200℃循环氧化寿命仅仅为4 h,HY11涂层在1200℃的循环氧化寿命近300 h。沉积态涂层HY11相结构主要以Al_2O_3和Ni3Al为主。氧化后涂层材料表面形成的氧化膜以Al_2O_3为主。结论 HY11涂层在1200℃的循环氧化寿命为298 h,极大地提高了DD6合金在1200℃的循环氧化寿命。     

温度与应力耦合作用下高强钢海水腐蚀行为研究

目的 保证船舶设备安全,明确船用Ni-Cr-Mo-V高强钢在不同海水温度中的服役状态变化。方法 在实验室模拟环境中,通过四点弯曲装置向Ni-Cr-Mo-V高强钢施加不同应力,并结合电化学测试、腐蚀形貌和产物分析,研究温度与应力耦合对Ni-Cr-Mo-V高强钢在不同温度海水环境中腐蚀行为的影响及规律。结果 温度升高会加快Ni-Cr-Mo-V高强钢腐蚀产物的生成,但是在较高温度海水中,会使高强钢由点蚀转变为均匀腐蚀,因此较高温度海水中对高强钢施加外加应力未发现点蚀坑加深。较高温度海水相对于低温海水条件下,高强钢腐蚀产物层中的Cr、Ni含量增加,低温海水中施加应力致使腐蚀产物层中的Cr、Ni含量降低,而较高温度海水中施加应力对腐蚀产物成分的影响不大。温度对Ni-Cr-Mo-V高强钢的腐蚀作用明显强于外加应力对其的腐蚀作用。结论 在不同温度海水中,较高的温度使得Ni-Cr-Mo-V高强钢的耐蚀性能降低,但是相对于低温海水中,较高温度海水条件下施加应力对Ni-Cr-Mo-V高强钢腐蚀的影响较小,因此对于高强钢在海水中的腐蚀,温度对高强钢的影响明显大于应力的影响。     

锌在模拟工业大气环境下的腐蚀行为研究

目的研究不同时间下锌在SO2环境中的腐蚀特性。方法采用室内加速试验法,向大气加速腐蚀箱中通入25 mg/L SO2气体,进行模拟工业大气环境下的加速腐蚀试验。对腐蚀后金属材料进行质量增量测量和电化学测试,通过XRD,SEM等表征锌腐蚀产物及腐蚀形貌,研究腐蚀特性。结果初期阶段锌在SO2环境中的腐蚀速率逐渐增加,到腐蚀后期逐渐降低,1/Rct值先增大后减小,锌的腐蚀产物中的元素包括Zn,O和少量的S,主要产物为Zn4SO4(OH)6。结论初期在锌表面生成的腐蚀产物疏松,SO2能够通过产物层到达基体,促进腐蚀,不具有保护性。到后期,产物增多并且致密使SO2与基体接触的概率降低,从而使腐蚀速率减缓。     

不同采样温度下原位燃气热脱附土壤修复效果实例分析

以退役焦化厂地块苯并(a)芘为修复目标污染物,通过原位燃气热脱附技术修复污染土壤。在100℃和25℃两种温度条件下,对修复后的土壤分别进行采样分析。结果表明,不同采样温度条件下的苯并(a)芘含量达标率均为100%。对于目标污染物为苯并(a)芘的污染场地,建议在常温条件下下采样验收。在保证密封性并对土样进行有效降温的前提下,也可在100℃条件下采样。     

低铬油套管钢材在不同工况下的腐蚀规律研究

目的 研究低铬油套管钢材在不同腐蚀环境中的腐蚀特征。方法 采用高温高压动态反应釜对1Cr、3Cr这2种常用低铬油套管钢材进行纯CO2、CO2和低浓度H2S共存条件下的腐蚀试验。结果 温度在40~80 ℃条件下,各种钢材的腐蚀速率随着温度的升高而变大。加入低浓度H2S后,可以抑制CO2腐蚀,且随着温度升高,抑制性逐渐减弱。分析认为,在单独CO2环境以及CO2和低浓度H2S共存的环境中,1Cr、3Cr钢表面出现铬富集现象,形成的Cr(OH)3膜保护基底。同时,在CO2和低浓度H2S共存的环境中,1Cr、3Cr钢表面形成致密的FeS产物膜有助于保护基底,抵抗Cl^－侵蚀。结论 低Cr钢表面因铬的富集形成钝化膜,能有效抑制油套管的腐蚀速率,以上研究成果对CO2和低浓度H2S环境中的腐蚀理论以及油田油套管材料合理选择均有一定指导意义。     

海洋环境下燃气轮机涡轮叶片的热腐蚀与防护

涡轮叶片热腐蚀是海洋环境工作下的燃气轮机的典型故障之一,也是决定涡轮叶片使用寿命的主要限制因素之一.简要分析了我国沿海地区海洋环境的特点以及涡轮叶片热腐蚀的特点,讨论了燃气轮机涡轮叶片的热腐蚀机理和影响因素,结果表明叶片表面温度、燃气中的盐含量以及燃油中的硫与钒是导致热腐蚀的重要因素.最后,着重从选材、涂层应用和维护等...     

热盐腐蚀环境对TC11钛合金高温寿命影响规律试验研究

目的 针对发动机钛合金部件在热盐环境与工作载荷下的寿命衰减问题,开展TC11钛合金热盐腐蚀疲劳与应力腐蚀试验,研究腐蚀环境下TC11的高温寿命衰减规律与失效机理。方法 利用喷盐法制备TC11钛合金试验件,研究不同温度与应力水平对TC11腐蚀疲劳以及应力腐蚀的影响规律。利用SEM等观测手段,开展腐蚀疲劳以及应力腐蚀试样断口与表面的形貌分析,分析腐蚀环境下的失效机理。结果 热盐腐蚀环境导致TC11的寿命显著降低,对比450 ℃下无腐蚀寿命,腐蚀疲劳寿命下降了2个数量级,应力腐蚀寿命下降到不足1%,且分散性较大。观察腐蚀疲劳和应力腐蚀的试样可以发现,表面有明显的腐蚀坑,腐蚀坑底发现裂纹。结论 热盐环境下,TC11腐蚀疲劳寿命和应力腐蚀寿命都会明显下降。由于腐蚀导致钛合金试样表面产生许多腐蚀坑,在腐蚀坑局部形成近似缺口,缺口部位的应力集中是导致腐蚀疲劳寿命衰减的重要因素。腐蚀疲劳的寿命低于Kt=1的无腐蚀疲劳寿命,但是要大于Kt=3的无腐蚀疲劳寿命。     

盐沉积方式对TC11钛合金热盐腐蚀行为的影响

目的 对比研究人工涂盐方法和盐雾试验方法沉积盐膜对TC11钛合金热腐蚀行为的影响规律。方法 对人工涂盐和盐雾试验沉积盐膜的TC11钛合金试样500℃高温热盐腐蚀形貌、腐蚀动力学和腐蚀机理进行对比分析。结果 2种不同盐膜沉积方式的TC11钛合金试样表面盐分的分布形态存在明显的区别,盐雾腐蚀试样表面的盐分存在局部聚集现象,人工涂盐试样盐分分布较为均匀。2种方式沉积盐分试样热盐腐蚀试验后,从腐蚀较严重面积S大小角度对比,人工涂盐试样>盐雾试验试样;从局部腐蚀最大深度D看,盐雾试验试样盐分集中区域>人工涂盐试样>盐雾试验试样盐分较少区域。腐蚀动力学均遵从抛物线规律,盐雾试验试样和人工涂盐试样的热盐腐蚀抛物线速率常数分别比未沉积盐试样氧化抛物线速率常数提高了26倍和63倍。2类盐沉积试样的热盐腐蚀机理相同,失效模式相近。结论 人工涂盐方法可以代替盐雾试验进行钛合金热盐腐蚀实验室加速试验,但需要注意腐蚀形态特征上存在一定的差异性。     

航空铝合金点蚀行为微观结构影响因素分析

目的为进一步深入理解铝合金点蚀行为提供理论支持,确定影响铝合金点蚀行为的微观结构因素。方法将铝合金材料于服役环境的点蚀行为视为受众多因素影响的随机过程,基于点蚀电化学腐蚀机理和常体积扩展模型,对影响铝合金点蚀行为因素进行定性和统计分析。结果从铝合金点蚀扩展模型可以看出,影响铝合金点蚀的微观结构因素包括铝合金材料微观组成粒子的尺寸、粒子密度以及微观组成粒子元素的类型。结论铝合金微观粒子尺寸和粒子密度都具有统计特性,可以采用相关分布函数对其分布特性进行统计分析,Cu和Fe粒子对铝合金点蚀行为影响较大。     

6061铝合金在高温流动海水中的腐蚀行为

采用室内海水浸泡试验、点蚀电位测试、流动海水模拟试验等方法研究了6061铝合金在80℃海水中的腐蚀行为.研究表明,6061铝合金在常温海水中的腐蚀形貌为点蚀,在80℃海水中6061铝合金表面易形成钝化膜且腐蚀轻微.从80℃时的自腐蚀电位曲线可以看出,铝合金表面钝化-活化过程反复交替进行,钝化膜形成时其电位约为-0.60...     

涪陵页岩气田油管腐蚀行为研究

采用细菌分析、实验模拟和现场腐蚀挂片等方法,研究了涪陵页岩气田在清水压裂和掺污水压裂后N80油管的腐蚀行为。研究结果表明:压裂方式对产出水的性质影响不大,清水压裂和掺污水压裂的生产井产出水均存在细菌。压裂方式对N80油管的腐蚀没有明显影响,不同深度的腐蚀模拟实验均发生了小孔腐蚀;对清水压裂井和掺污水压裂井开展了88天和129天的现场腐蚀挂片实验,均匀腐蚀速率分别为0.01,0.02 mm/a,但均出现了明显的小孔腐蚀。腐蚀模拟实验和现场挂片实验的金属表面均存在明显结垢和细菌腐蚀,腐蚀主要呈现为小孔腐蚀。     

涡轴发动机燃气涡轮叶片热腐蚀机理分析与改进

目的 提高航空发动机燃气涡轮工作叶片的结构完整性、安全性和可靠性。方法 以某型涡轴发动机燃气涡轮转子叶片热腐蚀案例为研究对象,详细阐述热腐蚀下燃气涡轮转子叶片的结构破坏形式,分析发生热腐蚀部位的分布规律。通过冶金分析方法,研究燃气涡轮转子叶片的热腐蚀-疲劳失效形式。结果 燃气涡轮叶片高摩擦系数的区域在高温燃气的冲刷效应以及热盐腐蚀的作用下,发生表面涂层腐蚀剥落。涂层腐蚀剥落部分的叶片合金基体受到高温燃气的氧化与侵蚀后,形成了热腐蚀坑。腐蚀坑表面的凹凸处出现应力集中,并萌生裂纹,最终引起叶片疲劳断裂。结论 探究了典型腐蚀性物质对燃气涡轮转子叶片的耐高温涂层与镍基合金基体侵蚀与氧化的化学本质,最后针对燃气涡轮转子叶片热腐蚀问题提出了改进建议,可对防范航空涡轴发动机热腐蚀问题提供有益参考。     

6A01-T5铝合金/304不锈钢的缝隙腐蚀行为研究

目的 研究6A01-T5铝合金和304不锈钢异种金属间的缝隙腐蚀行为规律。方法 采用常温常压浸泡腐蚀方法,结合SEM、EDS、XRD和白光干涉检测,对6A01-T5铝合金/304不锈钢缝隙结构在碱性Na Cl溶液中的腐蚀行为进行研究。结果 6A01-T5铝合金/304不锈钢缝隙腐蚀表现为在缝口处产生沿缝口方向的凹陷渠,在缝内,以局部减薄和腐蚀坑为主,并随着腐蚀时间的延长,腐蚀程度逐渐加重。不同区域腐蚀产物的形貌和成分组成不尽相同,缝外暴露区的腐蚀产物表现为晶体颗粒状,主要成分为Ca CO3和Al(OH)3等铝的腐蚀产物。缝口附近沿缝口方向形成一层有明显界线的腐蚀产物覆盖层,缝隙内部的腐蚀产物相对较少,表现为尺寸相对较小的结块,主要成分为Al(OH)3等铝的腐蚀产物。结论 在6A01-T5铝合金与304不锈钢非电连接情况下,6A01-T5铝合金/304不锈钢缝隙内2种金属分别独立发生缝隙腐蚀,因2种金属在腐蚀过程中争夺O2,使得304不锈钢对6A01-T5铝合金的缝隙腐蚀起到抑制作用。