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非晶納米晶涂層制備與腐蝕

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作者:王勇
出版社:化學工業(yè)出版社出版時間:2021-04-01
開本: 16開 頁數(shù): 332
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非晶納米晶涂層制備與腐蝕 版權信息

非晶納米晶涂層制備與腐蝕 本書特色

本書是一本介紹非晶納米晶涂層制備與腐蝕研究的學術專著,全書圍繞非晶納米晶涂層應用的各類腐蝕環(huán)境,結合筆者十多年的工作積累,系統(tǒng)總結而成,具有一定的理論性,又不失實用性。全書主要介紹非晶合金腐蝕性能、非晶納米晶涂層的制備方法、不同介質中的腐蝕行為、沖刷腐蝕和空泡腐蝕規(guī)律、載荷作用下的腐蝕性能特征以及涂層夾雜相局域溶解計算方法等內容,另外還概括了非晶納米晶涂層腐蝕相關領域的研究進展和發(fā)展概況。

本書內容屬于材料科學研究領域,包含了材料、電化學、力學多個學科的交叉與融合,可供從事相關專業(yè)學習和研究的本科生、研究生、教師和研究人員參考使用。

非晶納米晶涂層制備與腐蝕 內容簡介

非晶態(tài)合金是一類遠離平衡態(tài)、結構無序的剛性固體物質,具有許多特異物理、化學性質,其形成、結構和性能的研究及其應用開發(fā)在世界范圍內受到廣泛的關注和重視,并被譽為繼鋼鐵和塑料后材料領域的第三次革命。鐵基非晶合金高的強度和耐蝕性、高的玻璃形成能力、低廉的價格及簡單的制備工藝等,有望使其作為新型的工程材料得以應用。缺乏塑性形變是限制塊體非晶合金作為結構材料應用的主要技術瓶頸。采用熱噴涂技術制備的非晶納米晶涂層材料具有優(yōu)異的物理、化學性能,且成本低,被認為是改善其塑性和斷裂韌性的重要手段。超音速火焰噴涂(HVOF)和活性燃燒高速燃氣噴涂(AC-HVAF)技術的出現(xiàn),使得制備鐵基非晶納米晶涂層得以實現(xiàn),這無疑將拓寬鐵基非晶納米晶涂層的應用領域。高性能耐蝕耐磨鐵基非晶納米晶涂層的制備和開發(fā),已成為非晶合金走向工業(yè)化應用的突破口之一,將成為工業(yè)領域一種極具應用價值的材料,為工業(yè)界帶來巨大的效益。

非晶納米晶涂層制備與腐蝕 目錄

第1章 非晶合金概述 001

1.1非晶合金 001

1.1.1非晶態(tài)合金與金屬玻璃 001

1.1.2鐵基非晶態(tài)合金 003

1.1.3腐蝕與電化學 004

1.1.4鐵基非晶態(tài)合金耐蝕性能 008

1.2鐵基非晶納米晶涂層制備 009

1.2.1鐵基非晶涂層 010

1.2.2超音速火焰(HVOF)噴涂原理 010

1.2.3高速三電極等離子噴涂 013

1.2.4活性燃燒高速燃氣(AC-HVAF)噴涂原理 014

1.3鐵基非晶納米晶涂層性能 015

1.3.1鐵基非晶態(tài)合金的力學性能 015

1.3.2鐵基非晶涂層的耐蝕性 016

1.3.3鐵基非晶涂層的研究及應用 017

參考文獻 018



第2章 非晶合金腐蝕性能 022

2.1非晶合金在中性和酸性溶液中腐蝕 022

2.1.1非晶合金制備 023

2.1.2非晶結構表征 026

2.1.3電化學腐蝕行為 027

2.1.4鈍化膜的電子特征 032

2.1.5鈍化膜的成分和結構表征 034

2.1.6AFM表面形貌觀察 040

2.1.7非晶合金鈍化特征及腐蝕機理 041

2.2成分影響非晶合金腐蝕性能 048

2.2.1非晶條帶制備 049

2.2.2條帶的非晶結構表征 050

2.2.3硬度的影響 051

2.2.4電化學腐蝕行為 052

2.2.5鈍化膜表征 053

2.2.6合金元素與耐蝕性及硬度的關系 054

參考文獻 058



第3章 非晶納米晶涂層制備 063

3.1HVOF噴涂非晶涂層制備 063

3.1.1HVOF噴涂涂層制備過程 064

3.1.2涂層噴涂結構和形貌表征 065

3.1.3涂層物相分析 066

3.1.4涂層顯微硬度 068

3.1.5電化學腐蝕行為 069

3.1.6HVOF噴涂參數(shù)影響 070

3.1.7非晶結構對腐蝕性能的影響 072

3.1.8HVOF噴涂參數(shù)對硬度的影響 073

3.2AC-HVAF非晶涂層制備 074

3.2.1AC-HVAF非晶涂層制備過程 075

3.2.2制備工藝對非晶涂層結構特征的影響 076

3.2.3厚度對非晶涂層性能的影響 081

3.2.4AC-HVAF WC涂層結構和性能研究 083

3.3HVOF法和AC-HVAF法制備非晶納米晶涂層比較 086

3.3.1非晶結構特征 086

3.3.2耐蝕性特征 087

3.3.3硬度特征 089

3.4封孔處理對HVOF非晶納米晶涂層腐蝕性能的影響 089

3.4.1封孔涂層制備 090

3.4.2封孔涂層的微觀結構特征 091

3.4.3封孔涂層的硬度 092

3.4.4電化學腐蝕行為 093

3.4.5長期浸泡腐蝕EIS特征 096

3.4.6Mott-Schottky曲線特征 099

3.4.7均勻腐蝕與點蝕作用 101

參考文獻 104



第4章 非晶納米晶涂層腐蝕性能 107

4.1HVOF非晶納米晶涂層在NaCl溶液中腐蝕 107

4.1.1HVOF非晶涂層 107

4.1.2涂層微觀結構表征 108

4.1.3涂層在NaCl介質中的電化學腐蝕行為 111

4.1.4腐蝕形貌分析 115

4.1.5鈍化膜成分XPS分析 115

4.1.6涂層缺陷對腐蝕抗力的影響 116

4.1.7成分對鈍化性能的影響 118

4.1.8非晶結構對腐蝕性能的影響 119

4.2HVOF非晶納米晶涂層在H2SO4溶液中的腐蝕 120

4.2.1非晶涂層組織與結構特征 120

4.2.2非晶涂層在NaCl和H2SO4溶液中的鈍化行為 122

4.2.3非晶涂層在H2SO4溶液中的鈍化膜特征 124

4.3AC-HVAF非晶納米晶涂層在AlCl3溶液中腐蝕 127

4.3.1AC-HVAF非晶涂層的制備 127

4.3.2非晶涂層在AlCl3溶液中的腐蝕行為 127

4.4AC-HVAF非晶納米晶涂層在酸中的腐蝕 129

4.4.1非晶涂層在H2SO4中的腐蝕行為 129

4.4.2非晶涂層在HNO3中的腐蝕行為 130

4.4.3非晶涂層在HAc中的腐蝕行為 132

4.5AC-HVAF非晶納米晶涂層在壓裂液中的腐蝕 134

4.5.1套管鋼在壓裂液中的電化學腐蝕行為 135

4.5.2硬質合金在壓裂液中的電化學腐蝕行為 143

4.5.3AC-HVAF涂層在壓裂液中的電化學腐蝕行為 146

4.5.4AC-HVAF涂層在壓裂液中腐蝕機理研究 147

4.5.5非晶涂層鈍化膜成分分析 149

4.6AC-HVAF非晶納米晶涂層在三元復合驅溶液中的腐蝕行為 152

4.6.1不同溫度對腐蝕性能的影響 152

4.6.2不同堿濃度對腐蝕性能的影響 153

4.6.3不同表面活性劑濃度對腐蝕性能的影響 154

4.6.4不同聚合物濃度對腐蝕性能的影響 154

4.6.5不同配比的ASP溶液對腐蝕性能的影響 155

4.7AC-HVAF非晶納米晶涂層鹽霧腐蝕行為 155

4.7.1非晶納米晶涂層鹽霧腐蝕行為 156

4.7.2鹽霧腐蝕試驗形貌分析 156

4.8AC-HVAF非晶納米晶涂層電偶腐蝕 158

4.8.1電偶對在浸泡時的腐蝕行為 159

4.8.2不同陰 陽極面積比對電偶腐蝕的影響因素 159

4.8.3溫度對電偶腐蝕的影響 161

4.9AC-HVAF非晶納米晶涂層高溫腐蝕性能 162

4.9.1常溫和高溫二氧化碳腐蝕 163

4.9.2溫度對非晶納米晶涂層電化學腐蝕的影響 164

4.9.3Cl-濃度對非晶納米晶涂層電化學腐蝕的影響 165

4.9.4高溫二氧化碳腐蝕性能分析 165

參考文獻 169



第5章 非晶納米晶涂層沖刷腐蝕性能 172

5.1沖刷腐蝕研究 172

5.1.1摩擦磨損 172

5.1.2沖刷腐蝕 173

5.1.3沖刷腐蝕影響因素 174

5.1.4沖刷腐蝕研究方法 176

5.1.5沖刷腐蝕損傷的防護研究 177

5.2HVOF非晶納米晶涂層在海水中沖刷腐蝕研究 180

5.2.1HVOF非晶涂層沖刷腐蝕影響因素 181

5.2.2沖刷腐蝕形貌和表面粗糙度分析 183

5.2.3鈍化膜在沖刷腐蝕過程中的作用 185

5.2.4硬度對沖刷腐蝕速率的影響 186

5.2.5沖刷腐蝕機理 186

5.2.6沖刷與腐蝕交互作用 187

5.3AC-HVAF非晶納米晶涂層在海水中沖刷腐蝕研究 188

5.3.1AC-HVAF和HVOF非晶涂層性能特征 190

5.3.2AC-HVAF非晶涂層電化學腐蝕行為 191

5.3.3AC-HVAF非晶涂層沖刷腐蝕行為 194

5.4AC-HVAF非晶納米晶涂層在壓裂介質中沖刷腐蝕研究 199

5.4.1AC-HVAF非晶涂層在壓裂液中沖刷腐蝕影響因素 201

5.4.2沖刷腐蝕條件下的電化學腐蝕行為 207

5.4.3壓裂液中材料沖刷腐蝕臨界流速研究 211

5.4.4沖刷腐蝕形貌及機理 214

參考文獻 224



第6章 非晶納米晶涂層空泡腐蝕性能 229

6.1空泡腐蝕 229

6.1.1空泡腐蝕影響因素 230

6.1.2空泡腐蝕研究方法 230

6.2HVOF非晶涂層在海水介質中的空泡腐蝕性能 232

6.2.1HVOF非晶涂層空泡腐蝕失重 233

6.2.2HVOF非晶涂層空泡腐蝕損傷形貌 234

6.2.3HVOF非晶涂層空泡腐蝕機理 234

6.3AC-HVAF非晶涂層在壓裂液中的空泡腐蝕性能 235

6.3.1空泡腐蝕失重 236

6.3.2空泡腐蝕條件下電化學腐蝕行為 241

6.3.3空泡腐蝕對腐蝕的影響 245

6.3.4腐蝕對空泡腐蝕的影響 246

6.3.5硬度和耐蝕性對空泡腐蝕性能的影響 247

6.3.6空泡腐蝕形貌及機理 248

參考文獻 258



第7章 載荷作用下非晶納米晶涂層腐蝕性能 261

7.1力學作用下涂層腐蝕性能 261

7.1.1外載荷作用對非晶涂層腐蝕的影響 261

7.1.2殘余應力對非晶涂層腐蝕的影響 262

7.1.3外載荷和腐蝕耦合作用對非晶涂層性能的影響 264

7.2殘余應力作用下AC-HVAF非晶納米晶涂層腐蝕行為 264

7.2.1不同殘余應力非晶涂層制備 264

7.2.2應力涂層非晶特征 265

7.2.3殘余應力涂層電化學腐蝕行為 267

7.2.4殘余應力涂層浸泡腐蝕行為 269

7.2.5應力涂層鈍化穩(wěn)定性 271

7.3恒載荷作用下AC-HVAF非晶納米晶涂層腐蝕行為 275

7.3.1恒載荷試樣制備 275

7.3.2非晶納米晶涂層恒載荷作用下腐蝕行為 276

7.3.3非晶涂層恒載荷作用下腐蝕斷裂行為 281

7.4動載荷作用下AC-HVAF非晶納米晶涂層腐蝕行為 286

7.4.1慢拉伸涂層制備 286

7.4.2非晶涂層在動載荷作用下的腐蝕行為 287

7.4.3非晶涂層在動應變作用下的腐蝕行為 289

7.4.4非晶涂層在慢拉伸作用下的腐蝕斷裂行為 291

參考文獻 294



第8章 非晶納米晶涂層夾雜相局域溶解計算 296

8.1**性原理概述 296

8.1.1密度泛函理論 297

8.1.2平面波與贗勢方法 300

8.2分子動力學模擬概述 301

8.2.1分子動力學基本思想 302

8.2.2分子運動方程式的數(shù)值解法 302

8.2.3原子作用力的計算方法 304

8.2.4周期性邊界條件 305

8.2.5分子動力學積分步長的選取 305

8.2.6力場 305

8.2.7系綜簡介 307

8.3氧化物夾雜相局域溶解**性原理計算 307

8.3.1非晶涂層點蝕機理 307

8.3.2夾雜相局域溶解 308

8.3.3計算模型與方法 309

8.3.4晶格結構 310

8.3.5結構的穩(wěn)定性 311

8.3.6重疊聚居數(shù)分析 311

8.3.7態(tài)密度分析 312

8.4氧化物夾雜相局域溶解分子動力學計算 313

8.4.1計算機模擬方法 314

8.4.2電化學行為 314

8.4.3局域腐蝕形貌 317

8.4.4局域溶解分子動力學模擬 318

8.4.5氧化物夾雜局域溶解機理 323

8.5非晶納米晶涂層多尺度仿生結構調控和腐蝕性能 325

8.5.1非晶納米晶仿生疏水涂層構筑 325

8.5.2非晶納米晶仿生疏水涂層耐蝕性能 326

參考文獻 328
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