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表面技术
中国兵器工业第五九研究所；中国兵工学会防腐包装分会；中国兵器工业防腐包装情报网
表面技术

中国兵器工业第五九研究所；中国兵工学会防腐包装分会；中国兵器工业防腐包装情报网

吴护林（兼）

双月刊

1001-3660

wjqkbm@vip.163.com

023-68792193

400039

重庆市2331信箱（重庆市九龙破区石桥铺渝州路33号）

表面技术/Journal Surface TechnologyCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊主要报道金属、非金属表面技术方面的最新科学研究成果及新技术应用成果等方面的内容。
正式出版
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    可降解锌基骨植入材料及其表面改性研究进展

    冯博玄谭晋韵裴佳袁广银...
    1-5,8,11-14页
    查看更多>>摘要：医用锌及锌合金有望成为新一代可降解骨植入物材料来促进骨缺损的修复.概述了可降解医用锌基材料的优势,包括较好的生物安全性和抗菌效果、能促进植入部位周围血管和新骨的生成以及骨相关基因的表达能力.在此基础上,从基底材料、细胞种类及实验结果等方面系统总结了近年来关于可降解医用锌基材料生物相容性和降解行为的研究.同时,归纳了可降解医用锌在临床修复骨缺损方面所面临的主要问题和挑战,包括较差的力学性能和较强的细胞毒性.可降解医用锌较差的力学性能可以通过合金化进行改善,概述了多种新型医用锌合金的力学性能及其生物相容性.表面改性是提高可降解医用锌基表面生物相容性和调控降解的有效手段.从基底样品、表面改性手段、使用的细胞或动物模型以及细胞相容性和降解行为等方面,综述了近年来可降解锌基骨植入材料表面改性的研究现状,提出了可降解锌基骨植入材料表面改性目前所面临的难点问题,包括传统表面改性手段加剧了锌离子的释放或在表面改性后可降解医用锌的生物相容性改善功效不足,以及未来的发展方向.

    可降解医用锌骨植入材料生物相容性降解行为表面改性

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    碳钢和不锈钢在海洋SRB、IRB和IOB下的点蚀研究现状

    陈杨嵋贺小燕黄谦熊汉桢...
    15-27,70页
    查看更多>>摘要：微生物腐蚀(Microbiological Induced Corrosion,MIC)带来的危害占海洋腐蚀危害的20%.微生物腐蚀是指由于微生物的生命活动及其代谢产物与金属材料相互作用,影响腐蚀反应的阴极和阳极过程所引发的腐蚀现象,已成为海运业面临的重大技术难题,研究海洋微生物腐蚀对推进我国海洋事业的发展有重要意义.金属材料微生物腐蚀包括全面腐蚀和局部腐蚀,局部腐蚀的危害更大,而点蚀被认为是危害最大的局部腐蚀形式.海洋微生物种类繁多,本文聚焦于硫元素的参与者硫酸盐还原菌(Sulfate-reducing Bacteria,SRB)、铁元素的参与者铁还原细菌(Iron-reducing Bacteria,IRB)和铁氧化细菌(Iron-oxidizing Bacteria,IOB)所引发的微生物点蚀问题,包括由细菌不均匀的生物膜与腐蚀产物膜以及细菌本身的特性引起的点蚀.以广泛应用于海洋平台和船舶的碳钢和不锈钢为对象,分析其在海洋SRB、IRB和IOB下的点蚀状况,从腐蚀形貌和腐蚀产物两方面对比了碳钢、不锈钢在不同细菌体系中的腐蚀差异,腐蚀形貌分析包括腐蚀产物形貌和去除腐蚀产物后金属表面形貌的分析,腐蚀产物分析主要聚焦于金属材料表面不同成分与含量的变化.从代谢产物理论、氧浓差电池作用理论阐释了碳钢和不锈钢的点蚀机理,指出微生物点蚀研究需要综合考虑多种因素,包括多菌种的相互作用和多种环境因素对金属材料的点蚀影响,以及微生物对耐蚀金属材料的点蚀影响等.

    微生物点蚀碳钢不锈钢腐蚀形貌点蚀机理

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    原子力显微镜在有机缓蚀剂研究中的应用

    王伦滔王慧如
    28-48页
    查看更多>>摘要：有机缓蚀剂具有低毒性和高性价比等优点,在低浓度的注射剂量下可以实现优良的缓蚀效果,被广泛应用于石油化工(碳钢)、电子工业(铜)、车辆船舶和航空航天工业(铝),保护合金材料免受腐蚀危害.现有的电化学测试技术已经在有机缓蚀剂领域得以广泛应用,这种传统的研究方法可以提供有关界面电化学反应的平均动力学信息,但是无法直接解析缓蚀剂的吸附及作用机制.随着金属腐蚀与缓蚀剂研究的微观化和系统化发展,电化学分析手段逐渐与其他分析技术(如扫描电镜、X射线光电子能谱、拉曼光谱等)紧密结合,开展了对缓蚀剂作用机制的深入研究.在这些分析技术中,原子力显微镜(AFM)由于空间分辨率成像能力高,受工作环境和样品性质的局限较少,在有机缓蚀剂于金属/溶液界面的直观研究中起到了重要作用.本文结合近年来原子力显微镜在有机缓蚀剂领域的研究进展,简述了原子力显微镜的工作原理和几种操作模式,详述了AFM的接触模式在有机缓蚀剂研究中的普遍应用和其局限性,总结了AFM的敲击模式在表面活性剂吸附研究中的重要作用和研究现状并延伸到有机缓蚀剂的吸附研究,综述了AFM几个衍生功能(包括纳米刮擦、力-距离曲线、摩擦力和电化学原子力显微镜)在有机缓蚀剂研究中获得的缓蚀剂膜的力学和电化学相关信息,最后对AFM在有机缓蚀剂领域当前研究中存在的问题和未来发展趋势进行了展望.

    原子力显微镜表面技术有机缓蚀剂表面活性剂接触模式敲击模式

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    高熵合金电解水电极的研究进展

    邢伯玮张楠楠马婧雯左晓姣...
    49-59页
    查看更多>>摘要：开发合适的催化材料,制备出高性能、大规模、低成本的催化电极,可减少电解水过程的能量消耗、提升制氢效率.高熵合金由于具有高催化活性,在催化电极应用方面受到广泛关注.综述了应用于电解水过程中析氢反应和析氧反应的高熵合金催化电极的研究进展.首先简述了电解水制氢的工业背景和电化学原理;分析了高熵合金催化活性的来源,即杂化能带结构带来的更为合理的表面吸附能和更多的表面活性位点,以及其特有的高熵效应与"鸡尾酒"效应对整体催化活性的影响;接着讨论了高熵合金的成分设计理念,即通过非贵金属元素的替代来降低成本,同时通过改变合金化元素含量提高高熵合金的内禀活性、增加表面活性位点数量;介绍了第一性原理计算在高熵合金催化机理研究、催化表面吸附能调控、合金成分高通量筛选中的应用;总结了高熵合金平板、多孔、负载纳米颗粒催化电极制备的工艺特点,以及其中的问题与挑战;最后对未来高熵合金电催化电极的发展前景和研究方向进行了展望.

    高熵合金电解水催化电极成分设计第一性原理活性位点

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    预氧化处理对MP35N合金高温氧化行为的影响

    刘鲁刘亚吴长军吴昱锋...
    60-70页
    查看更多>>摘要：目的 探索并优化合金成分、工艺以获得致密稳定的预氧化膜,提高合金抗氧化能力.方法 利用非自耗真空电弧炉熔炼合金,在真空容器中加热金属及其氧化物粉末获得平衡氧压.通过莱茵装置进行预氧化实验.通过FactSage计算Co-Ni-Cr-Mo-Al-Si体系的合金组织相图及其氧化相图,利用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜对预氧化的试样进行物相分析.结果 在 1 000℃、10-17 atm氧压下预氧化,未含Si的MP35N合金表面出现Cr2O3氧化物;随着Si添加量的增加,表面氧化物变为(Al,Cr)2O3,以Cr2O3为主,内氧化物为Al2O3;当Si含量(质量分数)为3%时,内部形成了近乎连续的带状Al2O3氧化膜.在1 000℃、10-25 atm氧压下,合金表面形成连续的Al2O3膜;在1 000℃、10-17 atm氧压下,Co-Ni-20Cr-10Mo-4Al-1Si合金预氧化后的外氧化膜为 Cr2O3,内氧化物为 Al2O3;随着氧压的提高,在空气气氛下合金表面生成尖晶石相氧化物.在 1 000℃、10-17 atm氧压下预氧化 1、5、10 h,Co-Ni-20Cr-10Mo-4Al-1Si合金表面外氧化膜为Cr2O3,内氧化物为Al2O3,随着时间延长至 20 h,合金表面形成连续的Al2O3 膜.结论 随着Si添加量的增加,Al元素的活度不断升高,从而提高了Al2O3的形成驱动力,提升了Al元素的扩散系数,有更多的Al元素扩散至合金表层,有利于Al元素的选择性氧化.预氧化氧压的降低和氧化时间的延长,有利于保护性外氧化Al2O3膜形成,可有效提高合金的抗高温氧化性能.

    MP35NCo-Ni-20Cr合金预氧化Al2O3氧化膜氧化机制表面改性

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    高温水蒸气环境中TP439不锈钢的应力腐蚀开裂敏感性

    李富天刘光明刘欢欢何一鹏...
    71-77,96页
    查看更多>>摘要：目的 研究TP439不锈钢在高温水蒸气环境中的应力腐蚀开裂行为,并探讨水蒸气和温度对其应力腐蚀开裂敏感性的影响规律.方法 采用慢应变速率拉伸试验方法研究了TP439 不锈钢在400～600℃水蒸气环境中的应力腐蚀开裂行为,利用 SEM 和 EDS 分析试样断口区域的形貌及元素分布.结果 同一应变速率(2×10‒5 s‒1)下,随着温度在 400～600℃范围内升高,TP439 不锈钢在空气和水蒸气环境中的屈服强度、抗拉强度和断裂能均逐渐降低,延伸率逐渐增大.400℃和 500℃时,试样在水蒸气环境中的抗拉强度较空气环境中有所降低,而延伸率较空气环境中增大.600℃时试样在水蒸气环境中的力学性能较空气环境中无明显差别.试样在 400、500、600℃水蒸气环境中的应力腐蚀开裂敏感性指数分别为 0.7%、1.2%和‒2.8%,应力腐蚀开裂敏感性较低.试样在 400～600℃水蒸气环境中的断口均呈现韧性断裂特征,断口形貌整体由韧窝和微孔组成,颈缩现象显著,断口附近未发现二次裂纹.温度在 400～600℃范围内升高时,断口的韧窝特征更加明显,颈缩程度逐渐增大,600℃时断口侧面的氧化膜表面Cr含量明显降低,主要由Fe的氧化物形成.结论 水蒸气对TP439不锈钢的应力腐蚀开裂行为起促进作用.基于应力腐蚀开裂敏感性指数和断口的分析,在应变速率为2×10‒5 s‒1的 400～600℃水蒸气环境中,TP439 不锈钢的应力腐蚀开裂敏感性较低.

    铁素体不锈钢高温水蒸气慢应变速率拉伸试验应力腐蚀开裂断口形貌

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    平行磁场对含V型缺陷的管线钢的腐蚀行为影响

    王浩千王丹侯政煜梁守才...
    78-87页
    查看更多>>摘要：目的 研究平行磁场对含V型腐蚀缺陷的X70管线钢在库尔勒土壤模拟溶液中的腐蚀行为影响.方法 利用失重法来计算含V型腐蚀缺陷的X70 管线钢在不同平行磁场强度下的腐蚀速率.采用扫描电子显微镜和X射线光电子能谱(XPS)对V型槽槽内外腐蚀样貌及腐蚀产物进行分析,并分析出各腐蚀产物相对含量.结果 发现平行磁场的加入,加速了V型槽槽外的腐蚀,减缓了V型槽槽内的腐蚀.随着磁场强度的增加,平行磁场对V型槽槽外和槽内的促进及抑制作用加强,无磁场时V型槽槽外腐蚀产物为Fe2O3,然而随着磁场强度的增加,V型槽槽外腐蚀产物Fe2O3 的相对含量增多,单质Fe的相对含量减少.而V型槽槽内的腐蚀产物Fe2O3随着磁场强度的增加逐渐减少,并且在 40 mT时腐蚀产物变化为Fe3O4,70 mT时腐蚀产物变化为FeO.结论 平行磁场的存在加速了V型槽槽外腐蚀,抑制了V型槽槽内腐蚀,并随着磁场强度的增加,磁场对管线钢腐蚀的促进及抑制作用均增强.本文的研究结果对理解管线钢在磁场作用下的腐蚀失效行为有一定的参考价值.

    平行磁场腐蚀X70钢V型缺陷库尔勒土壤

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    磁场对钕铁硼表面电沉积Ni镀层性能的影响

    项腾飞任黄威周军张世宏...
    88-96页
    查看更多>>摘要：目的 研究不同磁场参数对钕铁硼表面电沉积 Ni 镀层性能的影响.方法 以烧结钕铁硼(NdFeB)为基体,采用磁场辅助电沉积方法在其表面镀覆Ni层.利用扫描电镜(SEM)、EDS能谱仪、X射线衍射仪(XRD)分析镀层的表面形貌、元素组成和微观结构,通过电化学工作站对Ni镀层进行耐蚀性能研究.结果 施加磁场能显著改善镀层的表面形貌,表面镀层形貌更加均匀致密;试样的耐蚀性显著提高,在平行磁场方向下,当磁场强度为 0.07 T时电沉积30 min,所得Ni镀层自腐蚀电位(Ecorr)为-0.193 V,自腐蚀电流密度(Jcorr)为8.305×10-7 A·cm-2,阻抗值达到3.882×104 Ω·cm2,耐蚀性最好.结论 施加磁场后,镀层性能得到改善,平行磁场作用下Ni镀层更加均匀细致,其耐蚀性最优,垂直磁场次之,均优于无磁场作用下制备的Ni镀层.

    烧结钕铁硼电沉积磁场强度表面形貌耐蚀性

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    Q420qENH钢及其焊接接头在模拟含PM2.5的工业大气介质中干湿循环腐蚀行为研究

    张利帅郭铁明武维宏胡焱文...
    97-109页
    查看更多>>摘要：目的 研究桥梁耐候钢板材及其焊接接头在模拟含 PM2.5 的西北工业大气环境中腐蚀行为的区别.方法 采用NaHSO3+SiO2的腐蚀介质进行干湿交替加速腐蚀实验,并采用腐蚀动力学、X射线衍射、扫描电镜+能谱、电化学测试等方法,分析了Q420qENH钢板材、焊缝及热影响区试样的腐蚀趋势、腐蚀类型及锈层的保护性,以及SiO2对腐蚀的影响.结果 Q420qENH板材试样初期腐蚀速率大于焊接试样,中后期2 种试样腐蚀速率逐渐下降并趋于一致.3 种试样腐蚀类型均为不均匀的全面腐蚀,外锈层均疏松易脱落,但焊缝、热影响区内锈层比板材致密且与钢基体结合紧密,锈层中Cu、Ni元素含量明显高于板材试样.3 种试样腐蚀30 d的自腐蚀电流密度由大到小的顺序为板材＞焊缝＞热影响区,自腐蚀电位由大到小的顺序为热影响区＞焊缝＞板材,焊缝及热影响区试样的锈层电阻分别为板材试样的 1.28 倍、1.68 倍.结论 PM2.5 中的主要成分 SiO2 易在缺陷处沉积,成为腐蚀产物的形核基底,促进了腐蚀产物的非均匀形核,不利于锈层的致密性.热影响区和焊缝形成锈层的保护性、耐蚀性能优于板材试样.

    Q420qE桥梁耐候钢焊接接头西北工业大气环境PM2.5SiO2干湿循环腐蚀

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    热浸镀Zn-Al-Mg镀层在模拟湿热海洋大气环境中的腐蚀行为研究

    顾天真刘雨薇彭灿张鹏...
    110-119页
    查看更多>>摘要：目的 为详细研究热浸镀 Zn-Al-Mg 镀层在模拟湿热海洋大气下的腐蚀行为及作用机理,同时为热浸镀Zn-Al-Mg镀层在湿热海洋大气环境中服役提供数据参考.方法 采用腐蚀失重、XRD、SEM、电化学等测试方法对热浸镀 Zn-Al-Mg 镀层在模拟湿热海洋大气环境下的腐蚀行为进行研究.结果 腐蚀产物主要由Zn5(OH)8Cl2·H2O 组成,腐蚀一段时间后,发现少量 ZnO、Zn5(OH)6CO3,腐蚀产物具有与锌腐蚀类似的层状结构,1 848 h呈"三明治"型,相比于上下两层暗色物质,中层亮色腐蚀产物富集更多的Cl元素.热浸镀Zn-Al-Mg镀层腐蚀速率大体随时间延长呈上升趋势,只在672～840 h腐蚀速率下降,对比镀锌在模拟环境和锌在湿热大气环境中的腐蚀,热浸镀Zn-Al-Mg镀层在模拟湿热海洋大气中表现出较好的耐蚀性.结论 热浸镀Zn-Al-Mg镀层在模拟湿热海洋大气下腐蚀产物演变与腐蚀过程中Mg的参与有关.腐蚀 672～840 h阶段腐蚀速率下降的原因与腐蚀产物中 ZnO 的减少和Zn5(OH)8Cl2·H2O 占比增加有关.对比镀锌在模拟环境和锌在湿热大气环境中的腐蚀,预测热浸镀Zn-Al-Mg镀层在严酷湿热海洋大气中仍具有较高的耐蚀性,可以优先考虑作为湿热海洋环境的建设用材.

    热浸镀Zn-Al-Mg镀层湿热海洋大气大气腐蚀质量损失腐蚀产物结构

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