钛合金超疏水表面的制备及其耐腐蚀性能研究
发布时间：2021-09-04 12:37
钛合金因其良好的耐腐蚀性、较高的比强度、无磁性以及生物相容性等特性,已被广泛应用到船舶、航空、石油化工和生物医学等领域。钛元素在常温下迅速与氧发生反应,生成一层致密氧化膜,可应用于常温海洋环境的抗腐蚀材料。然而,在无氧或者缺氧等环境中,氧化膜如被破坏将很难恢复。而且,当钛合金与其它合金组成电偶对时,易由于析氢而发生氢脆断裂。受“荷叶效应”的启发,具有超疏水性能的材料表面,可有效阻止腐蚀性介质与基体的接触,抑制腐蚀的危害。因此,通过在钛合金表面构建超疏水表面,对于提高钛合金零件在海水中的耐腐蚀性能具有重要的工程应用价值。首先,建立沟槽微结构阵列的几何模型,阐述沟槽微结构阵列的几何参数分别在Cassie-Baxter和Wenzel浸润状态下与表面疏水角的关系。当液滴处于Wenzel状态时,接触角数值会随着几何参数A值（沟槽宽度/沟槽间距）的增大而增大,随几何参数B值（沟槽高度/沟槽间距）的增大而减小,受沟槽倾角α的影响较小。当液滴处于Cassie-Baxter状态时,接触角数值会随着参数A（沟槽宽度/沟槽间距）的增大而增大,随着沟槽倾角α的增大而减小,此状态下的超疏水微结构设计时,应增加沟...
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２光滑表面和粗糙表面的水滴存在状态??
种浸润状态的判断准则以及转化机制，并通过实验验证模型的正确性。??考虑到微机械加工工艺简便性，本章仅考虑槽壁与槽底的倾角为钝角或直角??（０°＜ｃｘＳ?９０°）的情况，即图２－１即为沟槽微结构阵列的几何模型，将图中虚??线区域选定为一个单元来分析计算。??１３??
第二章沟槽微结构阵列几何设计与接触角预测??２．１．１液体处于Ｗｅｎｚｅｌ状态下的＾４角分析??液体在固体表面处于Ｗｅｎｚｅｌ状态下即处于完全浸润时，如图２－２所示。??／Ｚ??Ｍ??ｗＪ??沟槽微结构??图２－２液滴处于Ｗｅｎｚｅｌ状态??固体与液体的实际接触面积，即沟槽凸出部分的面积如式（２－１）所示。??５ａ?＝?（ａ?＋?ｂ）ｌ?＋?２ｈｌ?（２－１）??其在槽底面的投影面积为式（２－２）所示。??５ｐ?＝?（ａ?＋?ｂ）ｌ?（２－２）??则粗糙度因子ｒ如式（２－３）所示。??ｒ?＝?Ｓｆ＝ｌ?＋?－＾－?（２－３）??Ｓｐ?ｉａ＋ｂ）??其头际接触角０Ｗ如式（２－４）所不。??ｃｏｓｄｗ?＝?ｒｃｏｓｄ?＝?１?＋?－－１?ｃｏｓＯ?（２－４）??（ａ＋ｂ）］??令沟槽的特征参数Ｚ?＝?６?＝?１，则式（２－４）可表不为式（２－５）。??ａ?ａ??喊＝?［１?＋?Ｊ?一?（２＿５）??式（２－５）表明：当液体在材料表面分布处于Ｗｅｎｚｅｌ状态时，接触角数值会??随着Ｘ的增大而增大，随５的增大而减小。这就要求在超疏水表面微结构设计??时，尽量增加沟槽的宽度，减小沟槽的高度和沟槽间距。??１５??
【参考文献】：
期刊论文
[1]国内外船用钛合金及其应用[J]. 陈军,王廷询,周伟,李倩,葛鹏,辛社伟. 钛工业进展. 2015(06)
[2]超疏水表面技术在腐蚀防护领域中的研究进展[J]. 钱鸿昌,李海扬,张达威. 表面技术. 2015(03)
[3]医用钛合金的研究及应用现状[J]. 王运锋,何蕾,郭薇. 钛工业进展. 2015(01)
[4]航空用钛合金研究进展[J]. 金和喜,魏克湘,李建明,周建宇,彭文静. 中国有色金属学报. 2015(02)
[5]Review of the progress in preparing nano TiO2: An important environmental engineering material[J]. Yan Wang,Yiming He,Qinghua Lai,Maohong Fan. Journal of Environmental Sciences. 2014(11)
[6]我国自主研发钛合金现状与进展[J]. 赵永庆,葛鹏. 航空材料学报. 2014(04)
[7]钛及其合金的腐蚀[J]. 张睿,张慧霞,贾瑞灵,郭为民. 材料开发与应用. 2013(04)
[8]稳定超疏水性表面的理论进展[J]. 王奔,念敬妍,铁璐,张亚斌,郭志光. 物理学报. 2013(14)
[9]钝化金属深海环境电偶腐蚀性能研究[J]. 郭为民,张慧霞,侯建,程文华,郑家青. 装备环境工程. 2012(06)
[10]钛合金的研究进展与应用现状[J]. 彭昂,毛振东. 船电技术. 2012(10)
博士论文
[1]超疏水功能界面的制备及应用[D]. 王会杰.中国科学技术大学 2015
[2]微切削加工单位切削力及表面加工质量的尺寸效应研究[D]. 张涛.山东大学 2013
[3]超疏水表面微结构对其疏水性能的影响及应用[D]. 张泓筠.湘潭大学 2013
[4]金属切削毛刺形成的数值模拟及控制技术研究[D]. 曲海军.江苏大学 2011
硕士论文
[1]溶胶—凝胶法和水热合成法制备超疏水表面及其结构优化[D]. 时银龙.华南理工大学 2015
[2]超疏水表面制备及其在海水中的腐蚀行为研究[D]. 刘明芝.南昌航空大学 2012
[3]钛合金表面微纳结构对其超疏水性能影响的研究[D]. 袁长松.哈尔滨工业大学 2010
本文编号：3383278
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２光滑表面和粗糙表面的水滴存在状态??
种浸润状态的判断准则以及转化机制，并通过实验验证模型的正确性。??考虑到微机械加工工艺简便性，本章仅考虑槽壁与槽底的倾角为钝角或直角??（０°＜ｃｘＳ?９０°）的情况，即图２－１即为沟槽微结构阵列的几何模型，将图中虚??线区域选定为一个单元来分析计算。??１３??
第二章沟槽微结构阵列几何设计与接触角预测??２．１．１液体处于Ｗｅｎｚｅｌ状态下的＾４角分析??液体在固体表面处于Ｗｅｎｚｅｌ状态下即处于完全浸润时，如图２－２所示。??／Ｚ??Ｍ??ｗＪ??沟槽微结构??图２－２液滴处于Ｗｅｎｚｅｌ状态??固体与液体的实际接触面积，即沟槽凸出部分的面积如式（２－１）所示。??５ａ?＝?（ａ?＋?ｂ）ｌ?＋?２ｈｌ?（２－１）??其在槽底面的投影面积为式（２－２）所示。??５ｐ?＝?（ａ?＋?ｂ）ｌ?（２－２）??则粗糙度因子ｒ如式（２－３）所示。??ｒ?＝?Ｓｆ＝ｌ?＋?－＾－?（２－３）??Ｓｐ?ｉａ＋ｂ）??其头际接触角０Ｗ如式（２－４）所不。??ｃｏｓｄｗ?＝?ｒｃｏｓｄ?＝?１?＋?－－１?ｃｏｓＯ?（２－４）??（ａ＋ｂ）］??令沟槽的特征参数Ｚ?＝?６?＝?１，则式（２－４）可表不为式（２－５）。??ａ?ａ??喊＝?［１?＋?Ｊ?一?（２＿５）??式（２－５）表明：当液体在材料表面分布处于Ｗｅｎｚｅｌ状态时，接触角数值会??随着Ｘ的增大而增大，随５的增大而减小。这就要求在超疏水表面微结构设计??时，尽量增加沟槽的宽度，减小沟槽的高度和沟槽间距。??１５??
【参考文献】：
期刊论文
[1]国内外船用钛合金及其应用[J]. 陈军,王廷询,周伟,李倩,葛鹏,辛社伟. 钛工业进展. 2015(06)
[2]超疏水表面技术在腐蚀防护领域中的研究进展[J]. 钱鸿昌,李海扬,张达威. 表面技术. 2015(03)
[3]医用钛合金的研究及应用现状[J]. 王运锋,何蕾,郭薇. 钛工业进展. 2015(01)
[4]航空用钛合金研究进展[J]. 金和喜,魏克湘,李建明,周建宇,彭文静. 中国有色金属学报. 2015(02)
[5]Review of the progress in preparing nano TiO2: An important environmental engineering material[J]. Yan Wang,Yiming He,Qinghua Lai,Maohong Fan. Journal of Environmental Sciences. 2014(11)
[6]我国自主研发钛合金现状与进展[J]. 赵永庆,葛鹏. 航空材料学报. 2014(04)
[7]钛及其合金的腐蚀[J]. 张睿,张慧霞,贾瑞灵,郭为民. 材料开发与应用. 2013(04)
[8]稳定超疏水性表面的理论进展[J]. 王奔,念敬妍,铁璐,张亚斌,郭志光. 物理学报. 2013(14)
[9]钝化金属深海环境电偶腐蚀性能研究[J]. 郭为民,张慧霞,侯建,程文华,郑家青. 装备环境工程. 2012(06)
[10]钛合金的研究进展与应用现状[J]. 彭昂,毛振东. 船电技术. 2012(10)
博士论文
[1]超疏水功能界面的制备及应用[D]. 王会杰.中国科学技术大学 2015
[2]微切削加工单位切削力及表面加工质量的尺寸效应研究[D]. 张涛.山东大学 2013
[3]超疏水表面微结构对其疏水性能的影响及应用[D]. 张泓筠.湘潭大学 2013
[4]金属切削毛刺形成的数值模拟及控制技术研究[D]. 曲海军.江苏大学 2011
硕士论文
[1]溶胶—凝胶法和水热合成法制备超疏水表面及其结构优化[D]. 时银龙.华南理工大学 2015
[2]超疏水表面制备及其在海水中的腐蚀行为研究[D]. 刘明芝.南昌航空大学 2012
[3]钛合金表面微纳结构对其超疏水性能影响的研究[D]. 袁长松.哈尔滨工业大学 2010
本文编号：3383278
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