钛合金表面防腐膜在高温应力腐蚀环境中的防腐性能研究
发布时间：2021-03-04 11:30
Ti-6Al-4V合金是航空航天工业中备受关注与大量使用的重要耐蚀钛合金,目前已广泛应用于飞行器动力系统的制造,如压气机叶片、紧固件等。海洋环境中,压气机叶片被潮湿空气包围,其中含有丰富的盐（特别是NaCl）和水蒸气,同时压气机叶片通常在200600℃下工作,在服役时还受到较强的离心力作用,因此对于研究Ti-6Al-4V合金在高温应力腐蚀环境中的防腐手段以及如何提高其耐蚀能力具有十分重要的意义。对于金属材料防腐性能,在金属表面合成防腐膜是一种经济有效的方法,研究表明分子筛不仅优良的物化稳定性,还能作为防腐涂层提升材料耐蚀性,具有巨大的应用潜力,正在成为研究热点。因此,在Ti-6Al-4V表面合成一种具有防腐类型的分子筛膜具有十分重要的理论和应用价值。本课题采用三乙氧基硅烷（YDH-151）作为硅烷偶联剂,利用硅烷热压法在Ti-6Al-4V表面制备MFI型分子筛防腐膜,并确定Ti-6Al-4V合金表面复合分子筛防腐膜的最佳制备工艺。结果表明当TS-1分子筛浓度为0.003g/L、热压温度80℃、热压压强4MPa时为最佳。利用氧化石墨烯（GO）对Ti-6Al-4V合金...
【文章来源】：中国民航大学天津市
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Ti-6Al-4V合金拉伸件尺寸
中国民航大学硕士学位论文15表2.4性能测试使用仪器（续）仪器名称设备型号生产商电化学工作站ParStat2273美国阿美特克公司扫描电子显微镜HITACHIS-3400N日本日立公司蔡司显微镜AxioScopeA1德国卡尔蔡司公司X射线衍射仪XRD-7000S/L日本岛津公司激光拉曼光谱仪DXR美国ThermoFisher公司微米划痕仪UMT-1美国Bruker公司液滴形状分析仪DSA25KRUSS公司三维共聚焦显微镜LEXTOLS4100日本Olympus公司傅立叶红外光谱分析仪Avatar300FTIRThermoNicolet公司2.2实验方法2.2.1Ti-6Al-4V表面MFI型分子筛膜的制备工艺Ti-6Al-4V表面MFI型分子筛膜的制备工艺的主要步骤如下：（1）通过水热合成法[56]，选取四丙基溴化铵作为模板剂。如图2-2所示，在180℃、0.8MPa条件下于反应釜中反应24h得到ZSM-5与TS-1分子筛，经过离心、洗涤、干燥与研磨得到ZSM-5与TS-1粉末。图2-2在高温高压反应釜中水热合成分子筛
中国民航大学硕士学位论文16（2）以YDH-151：乙醇：水=5：90：5的比例配制硅烷水解液，再加入ZSM-5与TS-1粉末配制成的分子筛合成液并于磁力搅拌状态下继续水解1h。将预处理后的Ti-6Al-4V倒挂浸没于合成液中，磁力搅拌状态下反应12h，如图2-3所示，使ZSM-5、TS-1与YDH-151在金属表面自组装成ZSM-5/YDH-151或TS-1/YDH-151复合膜。（a）（b）图2-3金属表面自组装复合膜（a）ZSM-5/YDH-151复合膜；（b）TS-1/YDH-151复合膜（3）在一定温度、一定压力条件下，通过万能实验机压缩操作，将所制得的膜层与金属表面进一步结合。2.2.2GO改性TS-1分子筛膜（1）采用二甲基甲酰胺（DMF）作为分散剂，将GO粉末配制成分散液，其中GO质量分数为0.5mg/mL。（2）将GO分散液、TS-1/YDH-151合成液和DMF按照体积比1:17:46配制，70℃磁力搅拌反应24h，得到TS-1/YDH-151/GO复合溶液。（3）将预处理后的Ti-6Al-4V倒挂浸没于合成液中，磁力搅拌状态下反应12h得到复合膜。作为对比，分别取GO分散液与GO/YDH-151溶液，旋涂于铝合金表面，80℃烘干12h，得GO膜与GO/YDH-151复合膜。（4）在一定温度、一定压力条件下，通过万能实验机压缩操作，将所制得的膜层与金属表面进一步结合。2.2.3高温腐蚀应力环境下的电化学噪声测试图2-4为自制电化学噪声测试工装，图2-5为电化学噪声测试工作示意图，图2-6
【参考文献】：
期刊论文
[1]硅烷偶联剂改性磷酸锌对环氧涂层防腐性能的影响[J]. 师超,邵亚薇,熊义,刘光明,俞跃龙,杨志广,许传钦. 中国腐蚀与防护学报. 2020(01)
[2]ZSM-5分子筛骨架铝落位对甲醇转化制芳烃催化性能影响[J]. 张立伟,张怀科,陈志强,刘粟侥,任杰. 燃料化学学报. 2019(12)
[3]偶联剂改性玄武岩纤维增强水泥基复合材料力学性能[J]. 王林,王梦尧,王佩勋,卢京宇. 材料导报. 2019(S2)
[4]干胶法合成多级孔ZSM-5分子筛及其正辛烷催化裂解反应性能[J]. 肖霞,孙兵,范晓强,孔莲,姜桂元,赵震. 工业催化. 2019(10)
[5]无机体系中两段晶化法合成ZSM-5分子筛的研究[J]. 陈艳红,韩东敏,崔红霞,张强,李春义. 石油炼制与化工. 2019 (10)
[6]碱处理调变ZSM-5孔结构及甲苯甲醇烷基化制对二甲苯性能研究[J]. 李洪坤,张安峰,侯章贵,齐美美,李孝国,常洋,郭新闻,宋春山. 现代化工. 2019(10)
[7]ZSM-5分子筛晶体形貌调控及其MTP催化性能研究[J]. 袁德林,邢爱华,张妮妮,刘华,缪平,崔立山,孙琦. 天然气化工（C1化学与化工）. 2019(04)
[8]基于电偶腐蚀仿真的铝/钛合金在不同浓度酸性NaCl溶液中与水介质中的当量折算系数[J]. 卞贵学,陈跃良,张勇,王安东,王哲夫. 材料导报. 2019(16)
[9]井下含硫环空液中P110油管钢应力腐蚀开裂的电化学噪声特征[J]. 余军,张德平,潘若生,董泽华. 金属学报. 2018(10)
[10]铝合金表面抗腐蚀薄膜的制备及性能研究[J]. 石阳阳,程广贵,张忠强,丁建宁,郭立强,张伟,凌智勇. 稀有金属材料与工程. 2016(04)
博士论文
[1]Mg-Li合金表面分子筛膜的组装及耐蚀性研究[D]. 宋大雷.哈尔滨工程大学 2011
硕士论文
[1]TS-1分子筛膜合成及微波芬顿氧化脱除模板剂研究[D]. 杨利航.天津大学 2014
[2]钛合金的应力腐蚀开裂与腐蚀电化学研究[D]. 山川.中国海洋大学 2013
本文编号：3063138
【文章来源】：中国民航大学天津市
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Ti-6Al-4V合金拉伸件尺寸
中国民航大学硕士学位论文15表2.4性能测试使用仪器（续）仪器名称设备型号生产商电化学工作站ParStat2273美国阿美特克公司扫描电子显微镜HITACHIS-3400N日本日立公司蔡司显微镜AxioScopeA1德国卡尔蔡司公司X射线衍射仪XRD-7000S/L日本岛津公司激光拉曼光谱仪DXR美国ThermoFisher公司微米划痕仪UMT-1美国Bruker公司液滴形状分析仪DSA25KRUSS公司三维共聚焦显微镜LEXTOLS4100日本Olympus公司傅立叶红外光谱分析仪Avatar300FTIRThermoNicolet公司2.2实验方法2.2.1Ti-6Al-4V表面MFI型分子筛膜的制备工艺Ti-6Al-4V表面MFI型分子筛膜的制备工艺的主要步骤如下：（1）通过水热合成法[56]，选取四丙基溴化铵作为模板剂。如图2-2所示，在180℃、0.8MPa条件下于反应釜中反应24h得到ZSM-5与TS-1分子筛，经过离心、洗涤、干燥与研磨得到ZSM-5与TS-1粉末。图2-2在高温高压反应釜中水热合成分子筛
中国民航大学硕士学位论文16（2）以YDH-151：乙醇：水=5：90：5的比例配制硅烷水解液，再加入ZSM-5与TS-1粉末配制成的分子筛合成液并于磁力搅拌状态下继续水解1h。将预处理后的Ti-6Al-4V倒挂浸没于合成液中，磁力搅拌状态下反应12h，如图2-3所示，使ZSM-5、TS-1与YDH-151在金属表面自组装成ZSM-5/YDH-151或TS-1/YDH-151复合膜。（a）（b）图2-3金属表面自组装复合膜（a）ZSM-5/YDH-151复合膜；（b）TS-1/YDH-151复合膜（3）在一定温度、一定压力条件下，通过万能实验机压缩操作，将所制得的膜层与金属表面进一步结合。2.2.2GO改性TS-1分子筛膜（1）采用二甲基甲酰胺（DMF）作为分散剂，将GO粉末配制成分散液，其中GO质量分数为0.5mg/mL。（2）将GO分散液、TS-1/YDH-151合成液和DMF按照体积比1:17:46配制，70℃磁力搅拌反应24h，得到TS-1/YDH-151/GO复合溶液。（3）将预处理后的Ti-6Al-4V倒挂浸没于合成液中，磁力搅拌状态下反应12h得到复合膜。作为对比，分别取GO分散液与GO/YDH-151溶液，旋涂于铝合金表面，80℃烘干12h，得GO膜与GO/YDH-151复合膜。（4）在一定温度、一定压力条件下，通过万能实验机压缩操作，将所制得的膜层与金属表面进一步结合。2.2.3高温腐蚀应力环境下的电化学噪声测试图2-4为自制电化学噪声测试工装，图2-5为电化学噪声测试工作示意图，图2-6
【参考文献】：
期刊论文
[1]硅烷偶联剂改性磷酸锌对环氧涂层防腐性能的影响[J]. 师超,邵亚薇,熊义,刘光明,俞跃龙,杨志广,许传钦. 中国腐蚀与防护学报. 2020(01)
[2]ZSM-5分子筛骨架铝落位对甲醇转化制芳烃催化性能影响[J]. 张立伟,张怀科,陈志强,刘粟侥,任杰. 燃料化学学报. 2019(12)
[3]偶联剂改性玄武岩纤维增强水泥基复合材料力学性能[J]. 王林,王梦尧,王佩勋,卢京宇. 材料导报. 2019(S2)
[4]干胶法合成多级孔ZSM-5分子筛及其正辛烷催化裂解反应性能[J]. 肖霞,孙兵,范晓强,孔莲,姜桂元,赵震. 工业催化. 2019(10)
[5]无机体系中两段晶化法合成ZSM-5分子筛的研究[J]. 陈艳红,韩东敏,崔红霞,张强,李春义. 石油炼制与化工. 2019 (10)
[6]碱处理调变ZSM-5孔结构及甲苯甲醇烷基化制对二甲苯性能研究[J]. 李洪坤,张安峰,侯章贵,齐美美,李孝国,常洋,郭新闻,宋春山. 现代化工. 2019(10)
[7]ZSM-5分子筛晶体形貌调控及其MTP催化性能研究[J]. 袁德林,邢爱华,张妮妮,刘华,缪平,崔立山,孙琦. 天然气化工（C1化学与化工）. 2019(04)
[8]基于电偶腐蚀仿真的铝/钛合金在不同浓度酸性NaCl溶液中与水介质中的当量折算系数[J]. 卞贵学,陈跃良,张勇,王安东,王哲夫. 材料导报. 2019(16)
[9]井下含硫环空液中P110油管钢应力腐蚀开裂的电化学噪声特征[J]. 余军,张德平,潘若生,董泽华. 金属学报. 2018(10)
[10]铝合金表面抗腐蚀薄膜的制备及性能研究[J]. 石阳阳,程广贵,张忠强,丁建宁,郭立强,张伟,凌智勇. 稀有金属材料与工程. 2016(04)
博士论文
[1]Mg-Li合金表面分子筛膜的组装及耐蚀性研究[D]. 宋大雷.哈尔滨工程大学 2011
硕士论文
[1]TS-1分子筛膜合成及微波芬顿氧化脱除模板剂研究[D]. 杨利航.天津大学 2014
[2]钛合金的应力腐蚀开裂与腐蚀电化学研究[D]. 山川.中国海洋大学 2013
本文编号：3063138
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