導(dǎo)語：如何才能寫好一篇金屬腐蝕與防護(hù)論文，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

關(guān)鍵詞：金屬腐蝕　灰色關(guān)聯(lián)度　因子分析　因子

一、腐蝕現(xiàn)狀

據(jù)有關(guān)專家介紹，全球每1分鐘就有1噸鋼腐蝕成鐵銹。目前我國由于金屬材料和周圍環(huán)境發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)所帶來的腐蝕損失每年大約5000億人民幣，約占我國國民生產(chǎn)總值的6%左右[4]。

近年來，石化行業(yè)大量進(jìn)口高硫重質(zhì)原油，在拓展原油采購渠道、提高原油加工量、降低原油成本和提高經(jīng)濟(jì)效益等方面起到了重要的作用，但是大量加工高硫重質(zhì)原油，也使石化行業(yè)中金屬設(shè)備的腐蝕日趨嚴(yán)重，因此搞清金屬腐蝕的機(jī)理，制定合理的防護(hù)措施，對(duì)于確保金屬構(gòu)件安全長(zhǎng)周期運(yùn)行具有十分重要的意義[4]。

二、灰色關(guān)聯(lián)度分析

1.序列選擇

1.因子分析的基本方法

1.1因子提取

通過分析原始變量之間的相互關(guān)系，從中提取出數(shù)量較少的因子。提取方法是利用樣本數(shù)據(jù)得到因子載荷矩陣。利用因子載荷矩陣求解變量相關(guān)矩陣的特征值，根據(jù)特征值的大小確定因子數(shù)量。

1.2因子旋轉(zhuǎn)

因子分析的以這個(gè)重要的目的在于對(duì)原始變量進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。利用因子分析提取得到的結(jié)果雖然保證了因子的正交性，也就是因子之間不相關(guān)，但因子對(duì)變量的解釋能力較弱，不易解釋和命名。這時(shí)可以通過對(duì)因子模型的旋轉(zhuǎn)變換，使公共因子的載荷系數(shù)更接近1或者接近0，通過這種方法得到的公共因子對(duì)變量的命名和解釋將變得更加容易。

1.3計(jì)算因子得分

四、結(jié)論與建議

從計(jì)算分析結(jié)果能夠看出該油田的腐蝕主因素是溫度、pH值、Cl-、HCO3-和Ca2+四個(gè)影響因素，在腐蝕的防治中要對(duì)這幾個(gè)重點(diǎn)影響因素進(jìn)行預(yù)防。通過運(yùn)用不同數(shù)學(xué)方法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從不同的角度得出了相近的結(jié)果，兩種方法相互進(jìn)行了驗(yàn)證，保證了結(jié)論的正確性。

結(jié)合灰色關(guān)聯(lián)理論和因子分析兩種分析方法得出灰關(guān)聯(lián)因子分析法，該方法綜合了兩種方法的優(yōu)點(diǎn)，一方面可以將不明確的內(nèi)部關(guān)系明顯化，另一方面又能夠?qū)⒈姸嗟囊蛩剡M(jìn)行整合?；谊P(guān)聯(lián)因子分析計(jì)算理論簡(jiǎn)單，得出的分析結(jié)果具有系統(tǒng)性，能夠反應(yīng)出金屬腐蝕因素的主次關(guān)系。

參考文獻(xiàn)

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篇2

【關(guān)鍵詞】油氣儲(chǔ)運(yùn)管道問題防腐問題研究分析

中圖分類號(hào)： P641.4+62 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

一．引言

近年來國內(nèi)外在管道防腐層材料和技術(shù)應(yīng)用方面都取得了快速發(fā)展，防腐蝕新材料、新工藝和新設(shè)備不斷出現(xiàn)并得到廣泛應(yīng)用。防腐層技術(shù)是新建鋼質(zhì)管道和在役管道安全運(yùn)行的保障技術(shù)，防腐層的生產(chǎn)制造質(zhì)量決定著鋼質(zhì)管道的使用壽命，了解國內(nèi)外解鋼質(zhì)管道防腐層技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)，抓住鋼質(zhì)管道建設(shè)快速增長(zhǎng)的發(fā)展機(jī)遇，進(jìn)一步提高防腐蝕技術(shù)應(yīng)用水平是非常必要的。

二．對(duì)腐蝕的理解。

腐蝕金屬在周圍介質(zhì)的化學(xué)、電化學(xué)作用下所引起的一種破壞現(xiàn)象。按管道被腐蝕部位，可分為內(nèi)壁腐蝕和外壁腐蝕；按管道腐蝕形態(tài)，可分為全面腐蝕和局部腐蝕；按管道腐蝕機(jī)理，可分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕等。

管道腐蝕一般是指避免管道遭受土壤、空氣和輸送介質(zhì)（石油、天然氣等）腐蝕的防護(hù)技術(shù)。

三．管道腐蝕的原因。

管道內(nèi)壁腐蝕金屬管道內(nèi)壁因輸送介質(zhì)的作用而產(chǎn)生的腐蝕。主要有水腐蝕和介質(zhì)腐蝕。水腐蝕指輸送介質(zhì)中的游離水，在管壁上生成親水膜，由此形成原電池條件而產(chǎn)生的電化學(xué)腐蝕。介質(zhì)腐蝕指游離水以外的其他有害雜質(zhì)（如二氧化碳、硫化氫等）直接與管道金屬作用產(chǎn)生的化學(xué)腐蝕。

長(zhǎng)輸管道內(nèi)壁一般同時(shí)存在著上述兩種腐蝕過程。特別是在管道彎頭、低洼積水處和氣液交界面，由于電化學(xué)腐蝕異常強(qiáng)烈，管壁大面積減薄或形成一系列腐蝕深坑。這些深坑是管道易于內(nèi)腐蝕穿孔的地方。

管道外壁腐蝕視管道所處環(huán)境而異。架空管道易受大氣腐蝕；土壤或水環(huán)境中的管道，則易受土壤腐蝕、細(xì)菌腐蝕和雜散電流腐蝕。

（1）. 大氣腐蝕。大氣中含有水蒸氣會(huì)在金屬表面冷凝形成水膜，這種水膜由于溶解了空氣中的氣體及其他雜質(zhì)，可起到電解液的作用，使金屬表面發(fā)生電化學(xué)腐蝕。影響大氣腐蝕的自然因素除污染物外，還有氣候條件。在非潮濕環(huán)境中，很多污染物幾乎沒有腐蝕效應(yīng)。如果相對(duì)濕度超過80％，腐蝕速度會(huì)迅速上升。因此，敷設(shè)在地溝中的管道或潮濕環(huán)境的架空管道表面極易銹蝕。

（2）. 土壤腐蝕。土壤顆粒間充滿空氣、水和各種鹽類，使它具有電解質(zhì)的特征。管道金屬在土壤電解質(zhì)溶液中構(gòu)成多種腐蝕電池。

（3）. 細(xì)菌腐蝕。也稱微生物腐蝕。參與管道土壤腐蝕過程的細(xì)菌通常有硫酸鹽還原菌、氧化菌、鐵細(xì)菌、硝酸鹽還原菌等。

（4）. 雜散電流腐蝕。流散于大地中的電流對(duì)管道產(chǎn)生的腐蝕，又名干擾腐蝕，是一種外界因素引起的電化學(xué)腐蝕。管道腐蝕部位由外部電流的極性和大小決定，其作用類似電解。雜散電流從管道防腐層破損處流入，在另一破損處流出，在流出處形成陽極區(qū)而產(chǎn)生腐蝕。雜散電流源有電氣化鐵路、陰極保護(hù)設(shè)施、高壓輸電系統(tǒng)等。

四．管道的主要防腐方法。

我國鋼質(zhì)管道外防腐層材料和制造應(yīng)用技術(shù)主要經(jīng)歷了石油瀝青、煤焦油瀝青、煤焦油瓷漆、膠帶、夾克、液體環(huán)氧涂料、擠壓聚乙烯（2PE）、熔結(jié)環(huán)氧粉末(FBE)、三層聚乙烯(3PE)等發(fā)展過程。目前，我國管道防腐層材料生產(chǎn)制造基本實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化，并不斷有新品出現(xiàn)，近年來新建的埋地油氣輸送管道的外防腐層結(jié)構(gòu)根據(jù)輸送介質(zhì)溫度和施工條件的不同，主要采用熔結(jié)環(huán)氧粉末(FBE)、（3PP）、(DPS)和三層聚乙烯(3PE)防腐技術(shù)，并使用陰極保護(hù)技術(shù)。

3PE的底層為熔結(jié)環(huán)氧粉末防腐蝕層，中間層為聚乙烯共聚物熱熔膠粘劑，面層為聚乙烯專用料保護(hù)層。上述三種材料構(gòu)成的鋼管防腐蝕結(jié)構(gòu)層稱為3PE防腐，壓力管道元件行業(yè)稱之為“聚烯烴防腐蝕（3PE）管道”。

3PE防腐是目前世界范圍內(nèi)廣泛采用的鋼質(zhì)管道涂層體系，是我國輸油、輸氣、輸水大型管道工程和市政工程的首選防腐蝕結(jié)構(gòu)，西氣東輸、西南成品油等重大工程全部使用了3PE防腐。

涂層防腐用涂料均勻致密地涂敷在經(jīng)除銹的金屬管道表面上，使其與各種腐蝕性介質(zhì)隔絕，是管道防腐最基本的方法之一。70年代以來，在極地、海洋等嚴(yán)酷環(huán)境中敷設(shè)管道，以及油品加熱輸送而使管道溫度升高等，對(duì)涂層性能提出了更多的要求。因此，管道防腐涂層越來越多地采用復(fù)合材料或復(fù)合結(jié)構(gòu)。這些材料和結(jié)構(gòu)要具有良好的介電性能、物理性能、穩(wěn)定的化學(xué)性能和較寬的溫度適應(yīng)范圍等。

內(nèi)壁防腐涂層：為了防止管內(nèi)腐蝕、降低摩擦阻力、提高輸量而涂于管子內(nèi)壁的薄膜。常用的涂料有胺固化環(huán)氧樹脂和聚酰胺環(huán)氧樹脂，涂層厚度為 0.038～0.2毫米。為保證涂層與管壁粘結(jié)牢固,必須對(duì)管內(nèi)壁進(jìn)行表面處理。70年代以來趨向于管內(nèi)、外壁涂層選用相同的材料，以便管內(nèi)、外壁的涂敷同時(shí)進(jìn)行。

防腐保溫涂層：在中、小口徑的熱輸原油或燃料油的管道上，為了減少管道向土壤散熱，在管道外部加上保溫和防腐的復(fù)合層。常用的保溫材料是硬質(zhì)聚氨脂泡沫塑料,適用溫度為－185～95℃。這種材料質(zhì)地松軟，為提高其強(qiáng)度，在隔熱層外面加敷一層高密度聚乙烯層，形成復(fù)合材料結(jié)構(gòu)，以防止地下水滲入保溫層內(nèi)。

外加電流法是利用直流電源，負(fù)極接于被保護(hù)管道上，正極接于陽極地床。電路連通后，管道被陰極極化。當(dāng)管道對(duì)地電位達(dá)到最小保護(hù)電位時(shí)，即獲得完全的陰極保護(hù)。

陰極保護(hù)：將被保護(hù)金屬極化成陰極來防止金屬腐蝕的方法。這種方法用于船舶防腐已有 150多年的歷史;1928年第一次用于管道,是將金屬腐蝕電池中陰極不受腐蝕而陽極受腐蝕的原理應(yīng)用于金屬防腐技術(shù)上。利用外施電流迫使電解液中被保護(hù)金屬表面全部陰極極化，則腐蝕就不會(huì)發(fā)生。判斷管道是否達(dá)到陰極保護(hù)的指標(biāo)有兩項(xiàng)。一是最小保護(hù)電位，它是金屬在電解液中陰極極化到腐蝕過程停止時(shí)的電位；其值與環(huán)境等因素有關(guān)，常用的數(shù)值為- 850毫伏（相對(duì)于銅-硫酸銅參比電極測(cè)定，下同）。二是最大保護(hù)電位，即被保護(hù)金屬表面容許達(dá)到的最高電位值。當(dāng)陰極極化過強(qiáng)，管道表面與涂層間會(huì)析出氫氣，而使涂層產(chǎn)生陰極剝離，所以必須控制匯流點(diǎn)電位在容許范圍內(nèi)，以使涂層免遭破壞。此值與涂層性質(zhì)有關(guān),一般?。?.20至－2.0伏間。實(shí)現(xiàn)地下管道陰極保護(hù)有外加電流法和犧牲陽極法兩種。

五．結(jié)束語

當(dāng)今世界經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展，石油和天然氣作為我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展命脈及現(xiàn)代工業(yè)的主要能源得到了廣泛運(yùn)用，防腐蝕行業(yè)已成為國民經(jīng)濟(jì)中一個(gè)不可或缺的新興產(chǎn)業(yè)，防腐涂層技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)于鋼質(zhì)管道建設(shè)工程的安全運(yùn)行起到了很好的保障作用，在幾十年的實(shí)踐中，防腐涂層技術(shù)不斷的提高和發(fā)展，材料方面朝著環(huán)保、高性能、適合流水作業(yè)施工的方向發(fā)展，施工方面朝著自動(dòng)化生產(chǎn)線發(fā)展，正是上述技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步使得管道的高效建設(shè)及投產(chǎn)得到支持。因此，我們應(yīng)該大力研發(fā)防腐技術(shù)并且進(jìn)行推廣，從而促進(jìn)我國油氣儲(chǔ)運(yùn)的發(fā)展。

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篇3

關(guān)鍵詞：無線電監(jiān)測(cè)設(shè)備；海洋大氣腐蝕；設(shè)備腐蝕形態(tài)

前言

隨著無線電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)展，由頻譜傳感器、監(jiān)測(cè)測(cè)向設(shè)備和天線組成的戶外部署設(shè)備在沿海地區(qū)、艦船、島礁等環(huán)境的使用日益廣泛。這些長(zhǎng)期曝露在海洋大氣環(huán)境下的無線電監(jiān)測(cè)設(shè)備，其工作壽命和可靠性與其抵抗鹽霧侵蝕的能力密切相關(guān)。提高設(shè)備的抗蝕性能既是系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)，也是無線電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)長(zhǎng)期工作于海洋大氣環(huán)境時(shí)必須面對(duì)的關(guān)鍵技術(shù)。針對(duì)這一難題，成都華日通訊技術(shù)有限公司組織相關(guān)科研人員進(jìn)行了專題科研攻關(guān)。經(jīng)過研究腐蝕形成的機(jī)理，采取相應(yīng)的防腐蝕對(duì)策，在大量實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，最終取得了較好的效果。按照IEC61969-3防護(hù)要求，工作于戶外的頻譜傳感器機(jī)箱通常采用IP55以上防護(hù)等級(jí)的全密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。為了滿足密封狀態(tài)下內(nèi)部電路的傳導(dǎo)散熱要求，箱體金屬構(gòu)件大多采用傳熱性能優(yōu)越的鋁合金材質(zhì)生產(chǎn)。同時(shí)，鋁合金還以其優(yōu)良的電性能和較高的比強(qiáng)度，在各類天線構(gòu)件中獲得廣泛應(yīng)用?？梢哉f，監(jiān)測(cè)設(shè)備的核心金屬構(gòu)件幾乎全部采用鋁合金材質(zhì)生產(chǎn)。根據(jù)金屬材料腐蝕理論，氯離子對(duì)鋁合金材料具有強(qiáng)烈的腐蝕性[1]。在海洋大氣環(huán)境下，曝露于高鹽霧介質(zhì)中的鋁制構(gòu)件在氯離子作用下將產(chǎn)生嚴(yán)重的電化學(xué)腐蝕，進(jìn)而導(dǎo)致設(shè)備可靠性遭到破壞。監(jiān)測(cè)測(cè)向設(shè)備的損壞形態(tài)不僅取決于海洋大氣腐蝕特征，也與其具體結(jié)構(gòu)形式密切相關(guān)。需要針對(duì)不同的腐蝕成因，采取科學(xué)、合理的措施，才有可能阻止或減緩腐蝕進(jìn)程的發(fā)生，有效提高設(shè)備的抗腐蝕性能。

1海洋大氣的腐蝕特征

海洋腐蝕環(huán)境可以分為海洋大氣區(qū)、飛濺區(qū)、潮差區(qū)、海水全浸區(qū)、海底泥土區(qū)。處濺區(qū)的構(gòu)件由于表面供氧充足、干濕交替，因而是最嚴(yán)峻的海洋腐蝕環(huán)境[2]。從防腐蝕和維修便利性考慮，海洋環(huán)境下監(jiān)測(cè)測(cè)向設(shè)備的選址應(yīng)盡可能遠(yuǎn)離飛濺區(qū)，布置于海洋大氣區(qū)。海洋大氣區(qū)是海水蒸發(fā)形成的含有大量鹽分的大氣環(huán)境，具有高鹽霧、高濕度的特點(diǎn)。對(duì)鋁合金的腐蝕特征主要體現(xiàn)在兩方面：其一是大氣中的溶解鹽直接作用于鋁合金和無機(jī)材料產(chǎn)生腐蝕；其二是結(jié)晶鹽粒吸濕后在鋁合金表面形成液膜，為腐蝕發(fā)生所需的電化學(xué)反應(yīng)提供活性電解質(zhì)，加速金屬構(gòu)件的腐蝕進(jìn)程。海洋大氣對(duì)設(shè)備的腐蝕性取決于設(shè)備所處位置、降雨量的多少、溫度的高低。數(shù)據(jù)顯示：海洋大氣中氯離子含量隨著離開海岸線的距離呈指數(shù)級(jí)降低[3]。因此海岸線附近的腐蝕遠(yuǎn)高于海洋其他區(qū)域。海洋大氣陸上腐蝕范圍一般在距海岸20km左右，距海岸越近、降雨量越小、溫度越高腐蝕就越強(qiáng)，24m處比240m處腐蝕大12倍。對(duì)處于海岸、艦船或島嶼上的無線電監(jiān)測(cè)測(cè)向設(shè)備而言，海洋大氣的腐蝕、老化作用是其必須面對(duì)并長(zhǎng)期承受的環(huán)境因素。

2設(shè)備的腐蝕形態(tài)

鋁與氧有極強(qiáng)的親和力，在普通大氣環(huán)境下其表面會(huì)自然形成厚度為0.5~4微米的氧化膜，使鋁處于鈍化狀態(tài)，阻止其與周圍環(huán)境繼續(xù)接觸，保護(hù)基體不被腐蝕損壞。但在海洋大氣環(huán)境下，由于氯離子的作用，鈍化膜的防護(hù)作用極易被破壞。如沒有有效的防護(hù)措施，曝露在腐蝕介質(zhì)中的監(jiān)測(cè)設(shè)備將出現(xiàn)以下幾種腐蝕形態(tài)：

2.1合金成分引起的腐蝕

海洋性氣候的腐蝕介質(zhì)中主要是高濃度的氯離子和促進(jìn)陰極反應(yīng)的溶解氧。由于氯離子的半徑很小，極易透過膜的孔隙缺陷到達(dá)合金基體。當(dāng)合金中含有加速陰極反應(yīng)的其他金屬成分時(shí)，電解液中的活性陰離子便與這些金屬陽離子結(jié)合，生成可溶性氯化物，形成俗稱“白斑”的小孔腐蝕。腐蝕的嚴(yán)重程度不僅與介質(zhì)有關(guān)，更與鋁合金的成分有關(guān)。實(shí)驗(yàn)表明[4]：高純鋁具有很強(qiáng)的抗點(diǎn)蝕性，而含銅鋁合金則對(duì)小孔腐蝕最為敏感。安裝在海洋環(huán)境中的鋁合金天線構(gòu)件，僅幾年時(shí)間就發(fā)生腐蝕，嚴(yán)重部位的表面幾乎完全呈白色粉末狀態(tài)（見圖1），對(duì)天線結(jié)構(gòu)與性能造成較大破壞。究其原因，不僅與腐蝕環(huán)境有關(guān)，應(yīng)該還與材質(zhì)中含有能夠加速腐蝕進(jìn)程的銅元素有關(guān)。因此，對(duì)應(yīng)用于海洋環(huán)境的機(jī)箱、天線等鋁合金構(gòu)件應(yīng)充分重視材料自身的抗腐蝕特性。設(shè)計(jì)時(shí)不僅應(yīng)避免使用鋁-銅系合金，還應(yīng)對(duì)各類防銹鋁的實(shí)際含銅量給予高度關(guān)注。

2.2異相金屬接觸引起的腐蝕

由于鋁的自然電位較負(fù)，與異相金屬接觸時(shí)總是處于陽極，異相金屬則成為鋁合金電解的陰極體，在電解質(zhì)的作用下發(fā)生電化學(xué)腐蝕，也稱電偶腐蝕或雙金屬腐蝕。幾乎所有常用金屬，只要和鋁合金之間存在濕潤(rùn)導(dǎo)電接觸都會(huì)導(dǎo)致鋁的電化學(xué)腐蝕。在各種金屬對(duì)鋁材的電偶腐蝕影響中，尤以銅引起的腐蝕最為嚴(yán)重[4]。電偶腐蝕引起的損壞程度取決于兩種金屬的電位差、陰陽極的接觸面積比。實(shí)驗(yàn)證明[5]：電位差越大，陰陽極面積比就越大、腐蝕越嚴(yán)重。安裝在沿海地區(qū)的天線，其連接處的腐蝕往往比其他位置嚴(yán)重。圖1中有插座連接的地方以及使用螺栓連接的螺孔都顯現(xiàn)出更嚴(yán)重的腐蝕痕跡（螺孔內(nèi)部已完全呈白色）。造成這種現(xiàn)象的原因，不僅有腐蝕介質(zhì)在合金表面的點(diǎn)蝕結(jié)果，更主要的是連接處存在促使鋁合金電解的其他金屬，兩種金屬在鹽霧介質(zhì)作用下發(fā)生了電偶腐蝕。監(jiān)測(cè)設(shè)備上安裝的各種插座、裝配用到的緊固件其材質(zhì)大都為鋼或銅，當(dāng)它們與鋁合金之間有電解液膜時(shí)則會(huì)發(fā)生電偶腐蝕，對(duì)設(shè)備造成破壞。因此，在天線與機(jī)箱的設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量減少或避免采用腐蝕電位懸殊的異種金屬材料，裝配中還必需對(duì)產(chǎn)生電偶腐蝕的條件加以控制，無法控制時(shí)應(yīng)采取相應(yīng)的隔離措施，以便有效避免或減緩電偶腐蝕的發(fā)生。

2.3結(jié)構(gòu)縫隙引起的腐蝕

振子與振子座連接處、箱體與蓋板間、插座與面板間、墊圈與螺釘連接處、搭接焊處、鉚接處均有縫隙存在，在腐蝕介質(zhì)的作用下，縫隙金屬面將發(fā)生腐蝕。腐蝕作用初期，縫隙內(nèi)外腐蝕介質(zhì)中的氧濃度差異不大。隨著腐蝕的進(jìn)行，縫隙內(nèi)的氧很快被消耗?？p隙內(nèi)外腐蝕介質(zhì)因溶解氧濃度不同形成氧濃差電池（也稱差異充氣電池），促使縫隙內(nèi)金屬不斷發(fā)生腐蝕。縫隙腐蝕現(xiàn)象與金屬成分關(guān)系不大，但對(duì)縫隙寬度較為敏感。最易發(fā)生腐蝕的縫寬為0.025～0.100mm，這種寬度下鹽霧液膜既能侵入又不會(huì)流失，非常有利于腐蝕進(jìn)程的持續(xù)發(fā)生，是設(shè)計(jì)中必須注意解決的問題?？p隙腐蝕的另一特點(diǎn)是其臨界腐蝕電位較低，因此它比點(diǎn)蝕更容易發(fā)生。加之腐蝕發(fā)生在縫隙內(nèi)，縫隙外部腐蝕跡象并不明顯，通常不易被發(fā)現(xiàn)，因而對(duì)設(shè)備具有更大的破壞性。

2.4涂層缺陷引起的腐蝕

當(dāng)有機(jī)涂層與金屬膜層之間因針孔或膜層損壞滲入電解液后，涂層下金屬在氧濃差電池效應(yīng)下被逐步侵蝕，由于其膜下腐蝕路徑呈蠕蟲狀，也稱絲狀腐蝕。這種腐蝕的活性頭部區(qū)域?yàn)殛枠O，尾部是陰極。由于腐蝕電池兩級(jí)之間是依靠氧濃差維持，因此其活性頭部總是向缺氧方向發(fā)展。當(dāng)接近另一條絲狀腐蝕線時(shí)，活性頭部會(huì)避開涂層已破壞的高氧區(qū)而轉(zhuǎn)向涂層尚未破壞的低氧區(qū)，使絲狀腐蝕具有不交叉的典型特征。需要注意的是，絲狀腐蝕是一種膜下腐蝕，且只發(fā)生在有機(jī)涂層與金屬之間，一般不發(fā)生在的氧化膜上面，因而在腐蝕前期往往不易發(fā)覺，具有很大的隱蔽破壞性。圖2是遭受絲狀腐蝕后的對(duì)數(shù)天線，可以看出很多振子都已出現(xiàn)絲狀腐蝕。左側(cè)上下兩振子的表層金屬已出現(xiàn)嚴(yán)重的蓬松剝離狀態(tài)，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與電性能均已遭受破壞。為了減少絲狀腐蝕的產(chǎn)生，鋁合金構(gòu)件的涂覆工藝需要特別注意增強(qiáng)金屬表面和有機(jī)涂層的結(jié)合力。確保涂膜的完整性不被損壞是避免絲狀腐蝕發(fā)生的關(guān)鍵。因此要特別注意在運(yùn)輸、安裝環(huán)節(jié)做好對(duì)涂層的防護(hù)，避免涂膜出現(xiàn)針孔與破損。

2.5加工工藝引起的腐蝕

構(gòu)件加工中涉及焊接和人工時(shí)效，若處理不當(dāng)這些工藝過程，往往會(huì)導(dǎo)致合金元素或金屬間化合物沿晶界沉淀析出，相對(duì)于晶粒形成陽極，在海洋性氣候下構(gòu)成腐蝕電池，引起晶間腐蝕。尤其需要注意的是鋁-銅-鎂系、鋁-鋅-鎂系合金對(duì)晶間腐蝕敏感性較強(qiáng)，在海洋性氣候下應(yīng)避免采用該類合金。晶間腐蝕帶來的另一不利因素是在加工應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)的共同作用下還可誘發(fā)應(yīng)力腐蝕，最終使構(gòu)件產(chǎn)生裂紋、斷裂，喪失使用功能。晶間腐蝕、應(yīng)力腐蝕都與構(gòu)件的加工有關(guān)，即：構(gòu)件加工工藝不僅僅關(guān)乎結(jié)構(gòu)變形帶來的尺寸精度問題，同時(shí)還是發(fā)生腐蝕的內(nèi)在誘因。因此，在接收機(jī)機(jī)箱、天線構(gòu)件的加工中必須制定合理的工藝路線，控制和減少各類應(yīng)力產(chǎn)生的外在原因，避免金屬中合金元素沿晶界的沉淀析出，以此破壞原電池產(chǎn)生的條件。

3設(shè)備的防腐蝕措施

由于戶外監(jiān)測(cè)設(shè)備具有上述腐蝕形態(tài)中的全部工況，加之其在系統(tǒng)可靠性中所處的地位，成為海洋大氣環(huán)境下監(jiān)測(cè)測(cè)向設(shè)備防腐研究的重點(diǎn)。從前述分析不難看出，設(shè)備的防腐蝕是一項(xiàng)系統(tǒng)性的工作。需要在材料選擇、加工工藝、氧化工藝、密封設(shè)計(jì)、涂覆處理、安裝緊固處理等諸多方面采取針對(duì)性措施，才能有效提高其抵抗鹽霧侵蝕的能力。

3.1合金材料的選用

監(jiān)測(cè)設(shè)備材料的選擇除了考慮其常規(guī)力學(xué)性能、物理性能、加工性能外，還必須考慮材料的耐蝕性能。由于監(jiān)測(cè)測(cè)向設(shè)備自身并不作為力學(xué)構(gòu)件使用，因而在海洋性氣候環(huán)境下應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注材料的耐蝕性和加工工藝性。從多種文獻(xiàn)資料的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來看，鋁-銅系合金中的銅離子在與海洋大氣中的氯離子接觸后具有強(qiáng)烈的腐蝕誘發(fā)作用，需要嚴(yán)格避免使用。常用的LY12鋁合金只能適用于內(nèi)陸氣候，在海洋性氣候下并不具有抵抗腐蝕的優(yōu)勢(shì)。即便標(biāo)注為防銹鋁的材料也要注意其生產(chǎn)廠家，避免使用小廠產(chǎn)品（小廠產(chǎn)品含銅量往往得不到保證）。

3.2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在充分了解設(shè)備安裝使用環(huán)境的基礎(chǔ)上，合理確定抗蝕面和導(dǎo)電面界限，以便于氧化膜的可靠形成；合理確定開孔位置與數(shù)量，盡量減少所需密封通道；選用高質(zhì)量的導(dǎo)電密封材料，并按30%~50％壓縮量確定嵌入槽的公差與尺寸；為了減少和防止縫隙腐蝕的發(fā)生，設(shè)計(jì)中對(duì)結(jié)合面縫隙應(yīng)采取措施，提出合理的形狀、位置公差要求，避免因貼合不嚴(yán)形成敏感縫隙，從源頭消除差異充氣電池產(chǎn)生的條件，對(duì)無法避免的敏感縫隙，應(yīng)在外部設(shè)計(jì)消縫溝槽，減少電解液的進(jìn)入與滯留；散熱翅片設(shè)計(jì)應(yīng)避免尖角、銳邊，減小熱量集中對(duì)氧化膜的生成影響，盡量不用異種金屬，減少電偶腐蝕產(chǎn)生條件。

3.3加工工藝

全密封接收機(jī)機(jī)箱的生產(chǎn)涉及焊接和大面積散熱翅片加工，容易產(chǎn)生和積累加工應(yīng)力。為了避免晶間腐蝕和應(yīng)力腐蝕，加工中應(yīng)減小吃刀深度、減緩進(jìn)刀速度，在應(yīng)力集聚工序后均應(yīng)進(jìn)行人工時(shí)效處理，消除或減小材料內(nèi)部的微觀應(yīng)力和加工應(yīng)力。避免和減少晶間腐蝕、應(yīng)力腐蝕的出現(xiàn)。對(duì)具有密封界面構(gòu)件的加工，要嚴(yán)格控制裝夾應(yīng)力，確保其加工平面度符合設(shè)計(jì)要求。

3.4氧化膜處理

常用的鋁合金氧化膜有兩種形式，一種是具有良好導(dǎo)電性的化學(xué)氧化膜（分為酸性和堿性氧化），另一種是具有高硬度、高耐磨性的陽極氧化膜，后者以其致密、厚實(shí)的膜層優(yōu)勢(shì)擁有遠(yuǎn)高于天然氧化膜的抗腐蝕性能。但陽極氧化膜30V/μm擊穿電壓帶來的高絕緣性卻無法滿足接收傳感設(shè)備對(duì)電氣性能、屏蔽性能的要求，這也是電子設(shè)備通常直接采用化學(xué)氧化膜（導(dǎo)電氧化）加涂覆方式進(jìn)行表面處理的重要原因。通過改進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和加工工藝，華日海洋環(huán)境戶外設(shè)備合理地將兩種氧化膜的優(yōu)點(diǎn)集于一體。使其不僅具有良好的電氣性能與屏蔽性能，而且還擁有優(yōu)異的耐磨性和高抗蝕性。這一氧化膜處理工藝有效解決了天線振子的連接與防護(hù)矛盾，也為采用有機(jī)涂層后易導(dǎo)致絲狀腐蝕的天線構(gòu)件提供了新的解決措施。需要指出的是，兩種氧化膜都有多種生成工藝，其抗蝕性能因工藝方法和工藝參數(shù)不同而差異較大。本次研究中，通過對(duì)比分析不同工藝下氧化膜的抗蝕性能參數(shù)，優(yōu)選出有利于提高設(shè)備防護(hù)性能的氧化膜生成工藝。實(shí)驗(yàn)表明：按選定工藝方法生成的陽極氧化膜，在不噴涂任何有機(jī)防護(hù)涂層的情況下，直接曝露在富含銅離子的酸性鹽霧環(huán)境中。其承受腐蝕的能力也遠(yuǎn)高于軍品鹽霧防護(hù)所規(guī)定的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，顯示出良好的抗蝕性能。

3.5涂覆處理

從鋁合金的腐蝕機(jī)理可知，氯離子對(duì)氧化膜的穿透是造成金屬基體腐蝕的根本原因。因而，在氧化膜的表面增加對(duì)腐蝕介質(zhì)有隔離作用的有機(jī)涂層可以大大提高抗蝕層厚度，降低電解液與氧化膜的接觸幾率，進(jìn)而減緩氯離子對(duì)氧化膜的侵蝕進(jìn)程。從涂層的耐蝕性、耐候性、附著性考慮，監(jiān)測(cè)設(shè)備底層應(yīng)采用適用于有色金屬的環(huán)氧類防腐底漆，面漆采用具有較強(qiáng)耐候性、抗腐性的改性丙烯酸涂料。從防腐效果看，光澤不積水的漆膜可以有效減少腐蝕介質(zhì)的存留，破壞腐蝕電池產(chǎn)生的條件。常用的橘紋漆面、磨砂漆面、噴砂面不宜用于海洋大氣環(huán)境。鑒于涂覆工藝與產(chǎn)品最終抗蝕性的密切關(guān)系，本文研究過程中對(duì)監(jiān)測(cè)設(shè)備的噴涂方式、涂覆層數(shù)、涂層膜厚、間隔時(shí)間等提出了具體要求，并進(jìn)行了相應(yīng)驗(yàn)證。需要注意的是噴涂前基體表面應(yīng)參照ISO8504進(jìn)行清潔處理，以提高附著性、避免和減少絲狀腐蝕的產(chǎn)生。

3.6裝配處理

分析設(shè)備的腐蝕形態(tài)可知，其抵抗電偶腐蝕、縫隙腐蝕的能力相當(dāng)一部分是由裝配環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)的。因此監(jiān)測(cè)設(shè)備的裝配應(yīng)遵循以下原則：（1）由于電偶腐蝕主要存在于異種金屬的接觸處，因此需對(duì)緊固件、插接件的非導(dǎo)電面涂絕緣膠或加裝絕緣墊后裝入，以阻斷電氣接觸；（2）無法避免電氣接觸時(shí)，異種金屬構(gòu)件應(yīng)選用腐蝕電位與鋁相近的材料，緊固件可進(jìn)行鍍鎘處理，以減小電偶腐蝕對(duì)箱體造成的危害；（3）對(duì)彈墊、平墊間的縫隙，箱蓋與箱體間的縫隙，插座與面板間的縫隙均應(yīng)采用聚氨酯彈性密封膠填充，以減少縫隙腐蝕的發(fā)生；（4）裝配完成后應(yīng)對(duì)所有緊固件、插接件外露部分噴涂聚氨酯清漆實(shí)現(xiàn)表面隔離防護(hù)，避免不同金屬外露部分通過表面電解液膜構(gòu)成腐蝕回路。

4設(shè)備的防腐蝕驗(yàn)證

海洋大氣環(huán)境對(duì)監(jiān)測(cè)設(shè)備的腐蝕是一個(gè)多因素作用下的緩慢、漸進(jìn)過程，通常采用鹽霧試驗(yàn)方法對(duì)產(chǎn)品抗蝕能力與防護(hù)措施的合理性進(jìn)行評(píng)估驗(yàn)證。圖3CASS試驗(yàn)后的戶外機(jī)箱常見的鹽霧試驗(yàn)有：中性鹽霧試驗(yàn)（NSS）、乙酸鹽霧試驗(yàn)（ASS）、銅加速乙酸鹽霧試驗(yàn)（CASS）三種。其中NSS是軍品防腐蝕驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定試驗(yàn)方法，CASS的腐蝕加速性為NSS試驗(yàn)的8倍。為驗(yàn)證本文防腐措施的有效性，采用CASS標(biāo)準(zhǔn)對(duì)海洋環(huán)境戶外機(jī)箱進(jìn)行了與軍品驗(yàn)收時(shí)間要求相同的抗蝕性試驗(yàn)（見圖3），結(jié)果顯示：機(jī)箱表面無點(diǎn)蝕及起泡空鼓現(xiàn)象，漆膜光澤亮麗，內(nèi)置電路板卡，導(dǎo)電結(jié)合面完好如初，無任何腐蝕跡象，防腐效果符合設(shè)計(jì)期望。

5結(jié)束語

由于腐蝕介質(zhì)的不同，工作于海洋大氣環(huán)境的無線電監(jiān)測(cè)設(shè)備在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制造工藝上都與內(nèi)陸設(shè)備有著較大的區(qū)別。本文所提出的防腐措施為提高該類設(shè)備的防腐性能積累了經(jīng)驗(yàn)，為無線電監(jiān)測(cè)設(shè)備在海洋大氣環(huán)境下的可靠應(yīng)用提供了技術(shù)借鑒。

參考文獻(xiàn)：

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[2]侯寶榮等.海洋腐蝕環(huán)境理論及其應(yīng)用.科學(xué)出版社

[3]李曉剛等.我國海洋大氣腐蝕分級(jí)分類與機(jī)理.2014海洋材料腐蝕與防護(hù)大全

[4]朱祖芳.鋁合金陽極氧化與表面處理技術(shù).化學(xué)工業(yè)出版社

篇4

【關(guān)鍵詞】Ni-Cr-Al高溫合金;性能;研究現(xiàn)狀;發(fā)展

1.引言

鎳是一種耐腐蝕性優(yōu)良、韌性較好的金屬材料，具有良好的力學(xué)、物理和化學(xué)性能，添加適宜的元素可提高它的抗氧化性、耐腐蝕性、高溫強(qiáng)度和改善某些物理性能。Ni-Cr-Al合金的成分主要是鎳鋁，鉻的含量較少，是重要的高溫合金材料，在能源開發(fā)、化工、電子、航海、航空和航天等部門中都有廣泛的應(yīng)用，物理與化學(xué)的性能不言而喻，耐高溫、抗蠕變、抗腐蝕性能好，憑借這些優(yōu)良性能，使鎳鉻鋁合金成為未來高溫合金材料中最有前景和價(jià)值的合金材料之一，因此，研究鎳鉻鋁合金對(duì)現(xiàn)實(shí)工業(yè)生產(chǎn)具有重要的意義。

2.概述

Ni-Cr-Al高溫合金依靠其耐高溫抗氧化性能，成為重要高溫材料之一，在國防和工業(yè)生產(chǎn)中，扮演著重要的角色，以其優(yōu)良的性能被廣泛應(yīng)用于航空航天，電力，冶金等高溫部件。Ni-Cr-Al高溫合金這樣良好的性能主要依靠Al和Cr來形成一層Al2O3和Cr2O3保護(hù)性氧化膜，氧化膜生長(zhǎng)緩慢，粘附性較好，對(duì)基體起到良好的保護(hù)作用。

3.Ni-Cr-Al合金的發(fā)展歷程

3.1 Ni-Cr合金：Ni-Cr合金可作為耐熱、抗高溫氧化和耐腐蝕的涂層。典型的鎳鉻合金為鎳含量80%、鉻含量為20%，但也有鎳為60%，鉻為16%和其余為鐵的。其中80Ni20Cr合金是熱噴涂常用的材料，該合金具有較好的耐高溫氧化性能，耐酸和堿腐蝕，是制備耐熱、耐蝕涂層的典型材料。由于涂層致密、與基體材料的粘結(jié)性好，通常作為耐熱陶瓷涂層的粘結(jié)底層，既能增加涂層的結(jié)合強(qiáng)度，同時(shí)又能防止高溫氧化和腐蝕性氣體對(duì)金屬的侵蝕，但該合金不耐硫化氫、亞硫酸氣體、鹽類及高溫潮濕下還原性氣體的腐蝕，在硝酸、鹽酸溶液中也容易受到侵蝕?？蓮V泛應(yīng)用于鍋爐水冷管壁（包括重油余熱鍋爐中的水冷管壁及燃煤鍋爐水冷管壁）和換熱器管壁，以減緩鍋爐管壁的腐蝕與沖蝕。如美國TAFA公司為噴涂鍋爐水冷壁保護(hù)涂層而設(shè)計(jì)的牌號(hào)為45CT的鎳鉻合金絲，保護(hù)鍋爐管道，延長(zhǎng)其使用壽命。

3.2 Ni-Al合金：用于電弧噴涂的Ni-Al合金絲，鎳、鋁的質(zhì)量比為Ni：Al=95：5，成分近似于鎳包鋁自粘結(jié)復(fù)合粉末。許多方面Ni-Al合金絲可以代替Ni-Al復(fù)合絲，而它的冶金結(jié)合性能優(yōu)于Ni-Al復(fù)合絲。Ni-Al合金絲用作電弧噴涂時(shí)，電弧使熔滴強(qiáng)烈過熱，鎳和鋁的氧化反應(yīng)（而不是鋁化鎳的形成）放出大量的熱量，使熔滴地撞擊到工件表面的瞬間與基體表面發(fā)生冶金結(jié)合，形成一些微“焊合”點(diǎn)，導(dǎo)致涂層與工件之間的牢固結(jié)合。Ni-Al合金涂層除具有良好的抗高溫氧化性能外，還具有良好的腐蝕性能。

3.3 Ni-Cr-Al-Y合金：為四元系高溫?zé)岣g涂層，航空、艦船、發(fā)電用的在高溫合金制作的高溫部件，在其表面施加這種四元系涂層，厚度在45-200?m，可以提高機(jī)體材料的抗熱腐蝕能力，耐熱壽命可延長(zhǎng)達(dá)幾千小時(shí)，以致近幾萬小時(shí)[1]。

4. Ni-Cr-Al抗高溫氧化合金性能的研究現(xiàn)狀

隨著航天、航空、電力、冶金、能源、石工工業(yè)的迅速發(fā)展，對(duì)高溫抗氧化合金材料的服役性要求越來越高，高溫抗氧化合金材料已經(jīng)成為影響工業(yè)發(fā)展的決定性因素，這就給高溫抗氧合金的研制和開發(fā)提出了新的挑戰(zhàn)機(jī)遇，目前提高合金抗高溫氧化的手段如下：

4.1 通過向合金內(nèi)添加親氧元素，使合金表面發(fā)生擇優(yōu)氧化，進(jìn)而形成一層連續(xù)、致密、粘附性較好的氧化薄膜更好的保護(hù)基體，產(chǎn)生擇優(yōu)氧化的條件[2]：

4.1.1 添加在合金中的元素對(duì)氧的親和力要大于基體金屬的。

4.1.2 在基體中摻雜的合金元素的離子半徑要小于基體的，這樣容易向表面擴(kuò)散。

4.1.3 在更容易發(fā)生擴(kuò)散行為的情況下加熱。

其中添加元素Cr、Al、Si在提高合金抗氧化性起到重要作用。

4.2 通過處理表面來加強(qiáng)合金的抗氧化能力

4.2.1 擴(kuò)散摻層法

4.2.2 通過注入稀土元素改層法

4.3 通過防護(hù)涂層法來進(jìn)一步加強(qiáng)防護(hù)能力

4.3.1 合金涂層

高溫合金抗氧化涂層有以下分類[3]

4.3.1.1 鋁-鉻、鋁-鉛、鋁-硅等鋁化物涂層是通過用化學(xué)氣相沉積的方法經(jīng)改進(jìn)所獲得，這些涂層有制作簡(jiǎn)單、自身性質(zhì)穩(wěn)定、而且造價(jià)較低等較好的優(yōu)點(diǎn)，其缺點(diǎn)是組成的成分的控制很不容易。

4.3.1.2 M-CrAl-Re，其中M包括的范疇為鐵、鈷、鎳等磁性材料，Re包括的范疇為稀土元素釔、鈰、鉿等活性元素）此類涂層屬于包覆涂層，這種涂層在低溫低壓的條件下用等離子噴涂、電子束物理氣相沉積、濺射離子鍍等手段制作，此類涂層的組成部分是可以控制的，同時(shí)具備抗腐蝕性能等優(yōu)點(diǎn)，其缺點(diǎn)是生產(chǎn)的成本較高而且工藝設(shè)備造價(jià)很高，即便生產(chǎn)出來也難以均勻的涂在基體表面。

4.3.2 陶瓷涂層

此涂層是可以在低溫低壓下用等離子噴涂制作而成的。

4.4 納米涂層[4]

如果用離子濺射沉積的方法來處理鑄態(tài)合金表面，可以得到這種納米涂層在二個(gè)方面的作用：一方面，這種涂層的應(yīng)用可以明顯提高合金基體的抗高溫抗氧化性能，進(jìn)而提高對(duì)合金基體進(jìn)行保護(hù)作用，其作用機(jī)理就是改善氧化薄膜，另一方面這種涂層的使用不會(huì)使其材料與基體發(fā)生不利的作用。

5.Ni-Cr-Al合金高溫氧化的研究進(jìn)展

Ni-Cr-Al合金是在80Ni-20Cr 合金的基礎(chǔ)上加入Al元素發(fā)展起來的， 由于該合金優(yōu)良的耐高溫氧化和腐蝕能力而被廣泛地用于熱防護(hù)涂層。

Ingard A等人研究了含不同Cr/A1比的Ni-Cr-Al合金在800-1300℃空氣或1個(gè)大氣壓氧氣中的氧化行為。發(fā)現(xiàn)氧化速率隨時(shí)間迅速降低，且為理想的拋物線。主要反應(yīng)產(chǎn)物為NiO，Cr2O3，α-A12O3和Ni（Cr，A1）2O4。反應(yīng)產(chǎn)物相對(duì)量是成分、溫度、氧壓和反應(yīng)時(shí)間的函數(shù)。Ni-9Cr-6Al合金由于在所有溫度下都形成α-A12O3具有最好的抗氧化性能。

孫長(zhǎng)波等研究了Ni-Cr-Al合金在1000℃空氣中的氧化行為，經(jīng)過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在合金中添加Al元素以后使合金的氧化速度很明顯的下降了，促使合金在高溫條件下自身的抗氧化性能得到顯著的提高;合金元素Al的添加使合金表面生成連續(xù)致密的Cr2O3薄膜，繼而還降低了在合金外層形成Cr2O3薄膜需要Cr的含量，合金元素Cr，還使合金表面氧化薄膜的內(nèi)部生成極薄A12O3，含Cr為20%，含Al為2.5%的Ni基合金在高溫情況下在合金表面形成連續(xù)致密的氧化薄膜，成分為Cr2O3，而在Cr2O3薄膜內(nèi)部形成極薄的A12O3薄膜，進(jìn)而抑制了NiO的生長(zhǎng). 這些研究結(jié)果表明，合適的Al，Cr合金化可以使合金發(fā)生選擇氧化。Cr，Al選擇氧化可以提高Ni-Cr-Al合金的高溫氧化性能。Ni-Cr-Al合金氧化膜與基體的粘附性不是很好，導(dǎo)致氧化過程中有輕微的氧化膜剝落，就其原因人們作了大量研究。早期有人注意到雜質(zhì)硫會(huì)向Ni及Ni基合金表面的偏聚，且氧化膜的粘附性與雜質(zhì)元素硫偏聚有關(guān)。

Ni-Cr-Al合金在真空爐中進(jìn)行高溫退火處理時(shí)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)以雜質(zhì)元素形式存在的硫含量為50×10-6的合金，表面的硫含量可以達(dá)到20at%，從而引起氧化膜的嚴(yán)重剝落。Ni-Cr-Al合金內(nèi)添加微量稀土可以顯著改善合金的抗高溫氧化性能。如已發(fā)展的含稀土氧化物的彌散強(qiáng)化合金即（ODS合金），抗高溫腐蝕性能最優(yōu)異的包覆涂層MCrAl-Y（M代表Ni、Co或Fe）。Funkenbusch等曾對(duì)不同S與Y添加量的Ni20Cr12Al（%）合金的循環(huán)氧化進(jìn)行了研究.由于Y的加入，合金表面的氧化膜的粘附性確實(shí)得到了很大提高。人們已經(jīng)對(duì)稀土元素的微觀作用機(jī)制進(jìn)行了大量研究，其中提出了一些具有代表性的模型：微釘理論、空位阱理論、生長(zhǎng)應(yīng)力消除理論、氧化膜塑性理論及硫效應(yīng)模型，但到目前還沒有統(tǒng)一的模型， 已經(jīng)提出的多種模型都存在局限性。

6.Ni-Cr-Al-Y涂層高溫氧化研究進(jìn)展

Ni-Cr-Al-Y耐高溫涂層材料，其熱膨脹系數(shù)介于金屬和陶瓷之間，有著良好的抗氧化抗腐蝕的綜合性能，即可以單獨(dú)用作熱障涂層（TBCS）也可以作為熱障涂層中的粘結(jié)層使用。廣泛應(yīng)用于大型燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)葉片等高溫部件的熱障涂層中，工作溫度一般在1000℃以上。熱障涂層的應(yīng)用不僅可以提高基體抗高溫腐蝕能力，進(jìn)一步提高發(fā)動(dòng)機(jī)工作溫度，而且可以減少能耗、提高效率、延長(zhǎng)熱端部件的使用壽命。

李美等研究了濺射Ni-Cr-Al-Y涂層氧化過程A12O3膜結(jié)構(gòu)與形貌的轉(zhuǎn)變，結(jié)果發(fā)現(xiàn)濺射Ni-Cr-Al-Y涂層在900℃～1100℃氧化過程中，氧化膜存在θα-A12O3相變，其相變的速度與溫度有關(guān)，溫度越高，相變?cè)娇?涂層表面生成的氧化膜形貌取決于氧化溫度和時(shí)間，θ-A12O3隨著溫度的提高或同一溫度下時(shí)間的延長(zhǎng)，從針狀依次變化為晶須狀和刀片狀或簇?fù)沓蓤F(tuán)，而α-A12O3為顆粒狀;對(duì)濺射Ni-Cr-Al-Y涂層進(jìn)行真空熱處理，可促進(jìn)氧化膜的相變，使涂層表面快速形成保護(hù)性的α-A12O3 。

張玉娟等[22]研究了Ni-Cr-Al-Y涂層的表面狀態(tài)對(duì)高溫氧化行為的影響，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)：拋光態(tài)涂層在1050℃恒溫氧化，短期內(nèi)（150h）生成α-A12O3保護(hù)膜，氧化膜與基體的粘附性好，氧化動(dòng)力學(xué)曲線成拋物線型，涂層抗氧化性好;150h后，保護(hù)性氧化膜被破壞，動(dòng)力學(xué)曲線轉(zhuǎn)為線性上升，涂層抗氧化能力下降。噴涂態(tài)涂層的長(zhǎng)期抗恒溫氧化能力比拋光態(tài)涂層強(qiáng)。在1050℃恒溫氧化300h，動(dòng)力學(xué)曲線符合拋物線規(guī)律，表面α-A12O3保護(hù)膜無破壞。無涂層涂覆的基體合金表面不能生成α-A12O3保護(hù)膜，合金抗氧化能力差。

樓翰一等研究Ni-Cr-Al納米晶合金在1000℃的高溫氧化行為，研究發(fā)現(xiàn)納米晶化大大擴(kuò)展了鑄態(tài)Ni-Cr-Al合金氧化時(shí)，連續(xù)外A12O3層生成區(qū)的成分范圍;更為重要是，在常溫高溫合金所在的成分區(qū)域內(nèi)，納米晶合金可以在氧化初期直接一步生成抗氧化性和粘附性十分優(yōu)良的A12O3膜。

7.展望

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，Ni-Cr-Al高溫合金將被更廣泛的應(yīng)用到國防、工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域，合理的控制好合金中Al和Cr的含量有利于氧化薄膜更好的形成，同時(shí)適量的加入稀土元素有利于控制S元素對(duì)薄膜脫落的影響，更好的保護(hù)Ni-Cr-Al合金基體，以便更好的發(fā)揮Ni-Cr-Al合金優(yōu)良的抗高溫、抗氧化性能。

參考文獻(xiàn)

[1]石力開.化學(xué)材料詞典[M].化學(xué)工業(yè)出版社，2006.

[2]朱日彰.金屬腐蝕學(xué)[M].北京冶金工業(yè)出版社，1989.

[3]唐兆麟.Ti-Al金屬間化合物的高溫氧化防護(hù)涂層[D].沈陽：中科院金屬所博士論文，1997.

篇5

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關(guān)鍵詞：優(yōu)化內(nèi)容；改革方法；寓學(xué)于樂

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中圖分類號(hào)：TQ；G6420 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1005-2909(2012)04-0053-03

在當(dāng)今科技高度發(fā)展、學(xué)科交叉進(jìn)一步加強(qiáng)的時(shí)代，化學(xué)已經(jīng)滲透到建筑、信息、材料、能源、機(jī)電、生命、環(huán)保等學(xué)科領(lǐng)域。大學(xué)化學(xué)是高校建筑類專業(yè)的公共基礎(chǔ)課程，它在化學(xué)基本理論與工程具體實(shí)踐之間搭起了一座橋梁。大學(xué)化學(xué)課程對(duì)優(yōu)化學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)，培養(yǎng)學(xué)生用化學(xué)的觀點(diǎn)分析、認(rèn)識(shí)科學(xué)技術(shù)和社會(huì)實(shí)際中的化學(xué)問題，對(duì)把學(xué)生培養(yǎng)成為厚基礎(chǔ)、寬口徑、強(qiáng)能力、高素質(zhì)的創(chuàng)新人才有著重大的現(xiàn)實(shí)意義。

一、圍繞專業(yè)需求，安排教學(xué)內(nèi)容

大學(xué)化學(xué)是建筑類專業(yè)學(xué)生大學(xué)期間唯一一門化學(xué)類課程，具有相對(duì)的獨(dú)立性和完整性。教師在講授大學(xué)化學(xué)時(shí)，經(jīng)常會(huì)犯“講得過多”和“講得過少”兩類錯(cuò)誤［1］。所謂“講得過多”是指教師系統(tǒng)地介紹現(xiàn)代化學(xué)的所有內(nèi)容，力圖追求化學(xué)理論知識(shí)的完善；而“講得過少”則是指教師只羅列一些與化學(xué)有關(guān)的熱點(diǎn)問題和案例，基本不闡述化學(xué)的基礎(chǔ)原理和規(guī)律。實(shí)踐證明，“講得過多”和“講得過少”都不利于理論與實(shí)際的結(jié)合，不利于建筑類專業(yè)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

因此，要針對(duì)建筑類專業(yè)的實(shí)際需要［2］，合理安排教學(xué)內(nèi)容，需要對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)刪減、強(qiáng)化、增加。刪減、回避過細(xì)的化學(xué)計(jì)算和復(fù)雜的化學(xué)公式；強(qiáng)化水化學(xué)、膠體化學(xué)、材料化學(xué)等建筑領(lǐng)域中所必需的化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)的教學(xué)，使學(xué)生能運(yùn)用化學(xué)理論、觀點(diǎn)和方法審視環(huán)境、能源、材料等社會(huì)熱點(diǎn)論題；增加化學(xué)學(xué)習(xí)與專業(yè)應(yīng)用之間的聯(lián)系以及化學(xué)在工程實(shí)踐應(yīng)用中新成果。如華中科技大學(xué)針對(duì)建筑類專業(yè)學(xué)生的特點(diǎn)，在電化學(xué)原理部分的教學(xué)中，增加了陽極氧化和電解拋光知識(shí)。從電化學(xué)的角度出發(fā)，介紹了陽極氧化和電解拋光原理以及電解液的選用，分析和討論這兩種工藝的應(yīng)用及其優(yōu)缺點(diǎn)，讓學(xué)生理解化學(xué)知識(shí)與專業(yè)實(shí)際息息相關(guān)，與工程技術(shù)緊密聯(lián)系，并能學(xué)以致用。

二、改革教學(xué)方法，貫徹啟發(fā)式學(xué)習(xí)理念

培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維是教育的關(guān)鍵，而創(chuàng)新源于興趣、起于自主、發(fā)于嘗試。傳統(tǒng)“教師中心論”的教學(xué)模式，教師處于完全的主導(dǎo)地位，在課堂上只向?qū)W生灌輸知識(shí)，而不注意把握學(xué)生的心理，這與創(chuàng)新格格不入。因此要改革教學(xué)方法，貫徹啟發(fā)式學(xué)習(xí)理念，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。

（一）理論講授要精心設(shè)計(jì)，遵循學(xué)生認(rèn)知思路，突出以學(xué)生為中心的教學(xué)模式

教學(xué)活動(dòng)是學(xué)生在教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的有目的、有計(jì)劃的學(xué)習(xí)活動(dòng)?；瘜W(xué)基本原理中大量公式的教學(xué)，應(yīng)當(dāng)是在教師引導(dǎo)下訓(xùn)練學(xué)生有意識(shí)地進(jìn)行抽象邏輯思維活動(dòng)。教師要設(shè)計(jì)一系列問題，并留出學(xué)生積極思考的時(shí)間，通過師生間的討論和交流，使學(xué)生主動(dòng)得出結(jié)論。如在講授化學(xué)熱力學(xué)中化學(xué)反應(yīng)方向的判斷時(shí)，教師可以設(shè)計(jì)下列的教學(xué)程序。

首先，在壓力為標(biāo)準(zhǔn)態(tài)和溫度為298.15 K時(shí)，判斷標(biāo)準(zhǔn)是ΔrGθm(298.15 K)，它可以由參與反應(yīng)的各個(gè)物質(zhì)的ΔfGθm(298.15 K)而計(jì)算出來，這一點(diǎn)學(xué)生都清楚。其次，教師引導(dǎo)學(xué)生思考“若壓力仍是標(biāo)準(zhǔn)態(tài)，但溫度不是298.15 K，該怎么辦？”并提示ΔrHθm(T)和ΔrSθm(T)與溫度無關(guān)，提醒學(xué)生可以用吉—亥公式求解。然后，進(jìn)一步發(fā)問：“若壓力不是標(biāo)準(zhǔn)態(tài)，溫度也不是298.15 K，該怎么辦？”此時(shí)提示學(xué)生利用熱力學(xué)等溫方程式中的ΔrGm與ΔrGθm的關(guān)系，將非標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)化為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，從而求解。

通過學(xué)生和教師間的這種互動(dòng)、提問、設(shè)疑、解答，學(xué)生在自覺、主動(dòng)、多層次的參與過程中不但學(xué)會(huì)了復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)原理，而且也掌握了分析問題、解決問題的科學(xué)方法。

（二）應(yīng)用部分要勇于放手，讓學(xué)生走向講臺(tái)

教育的關(guān)鍵是使學(xué)生具備將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際的能力?；瘜W(xué)應(yīng)用部分的目的正是培養(yǎng)學(xué)生利用所學(xué)的化學(xué)原理分析、解決工程實(shí)際問題的能力。在學(xué)生課后自學(xué)和相互討論的基礎(chǔ)上，學(xué)生和教師換位，由學(xué)生講解該部分內(nèi)容，對(duì)專業(yè)中遇到的實(shí)際問題，如金屬腐蝕的防護(hù)與利用上升到化學(xué)原理加以分析，論述自己的觀點(diǎn)。學(xué)生為了講解清楚課堂內(nèi)容必須認(rèn)真預(yù)習(xí)，做好充分的準(zhǔn)備。因此，他們?cè)谥鲃?dòng)獲取知識(shí)的同時(shí)，無形中提高了對(duì)這門課程的學(xué)習(xí)積極性。

（三）改革考試方法，以課程論文、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)代替閉卷考試

學(xué)生學(xué)學(xué)化學(xué)的基本原理和方法的目的不是為了成為化學(xué)家，而是具備基本的化學(xué)素養(yǎng)的化學(xué)思維，能以化學(xué)的眼光、角度、世界觀分析和解決工程實(shí)際中遇到的化學(xué)問題。若通過做習(xí)題來檢測(cè)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，不管是開卷或閉卷的考核形式都沒有意義。相反，布置課程論文，讓學(xué)生在查閱資料的基礎(chǔ)上，對(duì)一些典型案例抽象化，建立理論模型，再用課堂上所用的原理進(jìn)行分析，提出自己的見解；或者要求學(xué)生運(yùn)用化學(xué)基本原理，結(jié)合專業(yè)特點(diǎn)，對(duì)自己感興趣的內(nèi)容自行構(gòu)思、自擬方案，完成一個(gè)綜合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。這兩種方式表面上不直接考察學(xué)生理論知識(shí)，實(shí)際上考察他們運(yùn)用理論知識(shí)解決實(shí)際問題的能力是更深層次的要求［4］。

實(shí)踐證明，布置論文或綜合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的考核方式行之有效，很多學(xué)生寫出了較高質(zhì)量的論文，大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)也深受學(xué)生歡迎，真正達(dá)到了培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的目的。