海上风电腐蚀防护技术及应用研究进展 被引量：1

1

作者 赵雄 岳晓晴 +3 位作者 马璐 张险峰 张一晗 张海兵 《装备环境工程》 CAS 2024年第10期110-117,共8页

综合概述了海上风电设施装备腐蚀防护技术及应用方法研究进展。基于海上风电设备腐蚀防护技术的发展进程,系统归纳了海上风电工程设施在海洋环境下的腐蚀规律的研究,分析了海上风电腐蚀机理、典型腐蚀特点,总结了近年来海上风电腐蚀防... 综合概述了海上风电设施装备腐蚀防护技术及应用方法研究进展。基于海上风电设备腐蚀防护技术的发展进程,系统归纳了海上风电工程设施在海洋环境下的腐蚀规律的研究,分析了海上风电腐蚀机理、典型腐蚀特点,总结了近年来海上风电腐蚀防护技术,介绍了海上风电工程腐蚀防护应用研究现状,为助力海上风电腐蚀防护技术发展提供参考。海上风电装备面临多种腐蚀区域影响,在腐蚀特性及应对策略上也存在差异显著,针对实际工况和结构特点开发综合防护技术将极大改善典型结构腐蚀问题,海上风电腐蚀防护技术的发展仍面临一定挑战。海上风电结构材料腐蚀规律尚不明确,腐蚀监测与评估技术薄弱,海生物污损问题尚无法解决,海上风电腐蚀防护技术仍需进行系统研究和长远发展。 展开更多

关键词 海上风电 牺牲阳极 涂层 腐蚀防护 腐蚀机理 电化学

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青岛海洋环境碳纤维复合材料与低合金钢电偶腐蚀研究 被引量：1

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作者 丁康康 白雪寒 +4 位作者 彭文山 李显超 范林 任海滔 侯健 《装备环境工程》 CAS 2024年第2期97-103,共7页

目的 探究碳纤维复合材料在舰船应用时与金属材料的电偶腐蚀问题。方法 针对一种典型舰船用碳纤维增强乙烯基树脂复合材料,在青岛海洋大气环境下开展0.5、1、1.5、2 a期的自然曝晒试验,进而采用电化学分析手段考察其与低合金钢的电偶腐... 目的 探究碳纤维复合材料在舰船应用时与金属材料的电偶腐蚀问题。方法 针对一种典型舰船用碳纤维增强乙烯基树脂复合材料,在青岛海洋大气环境下开展0.5、1、1.5、2 a期的自然曝晒试验,进而采用电化学分析手段考察其与低合金钢的电偶腐蚀效应,结合老化机制探究碳纤维复合材料的老化行为对其与钢电偶腐蚀的影响。结果及结论 在青岛大气环境曝晒不同周期的复合材料试样,开路电位与低合金钢相差较大,存在较高的电偶腐蚀倾向。随曝晒时间的延长,复合材料表面微裂纹不断产生、扩展,导致电化学反应活性点增多,两者电偶电流密度随之增大。在青岛海洋大气环境下暴露2 a后,碳纤维增强乙烯基树脂复合材料与低合金钢的电偶电流为0.356 9μA/cm^(2),两者的电偶腐蚀敏感性达到B级。 展开更多

关键词 舰船 海洋大气 碳纤维复合材料 低合金钢 腐蚀老化 电偶电流 腐蚀敏感性

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铜及其合金在海洋环境中的腐蚀机理研究进展

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作者 辛嘉木 范林 +1 位作者 刘亚鹏 马力 《装备环境工程》 CAS 2024年第10期127-136,共10页

铜及其合金以其良好的耐蚀性、导电性、导热性、机械性能、可成形性,已成为船舶工业和海洋工程的关键结构和部件的不可或缺的材料,在螺旋桨、海水管道、泵、阀门以及冷却系统上都具有广泛而重要的应用。然而,复杂严酷的海洋环境和不断... 铜及其合金以其良好的耐蚀性、导电性、导热性、机械性能、可成形性,已成为船舶工业和海洋工程的关键结构和部件的不可或缺的材料,在螺旋桨、海水管道、泵、阀门以及冷却系统上都具有广泛而重要的应用。然而,复杂严酷的海洋环境和不断提升的使用强度使得铜合金的服役条件日益苛刻,关键结构和部件的安全可靠性面临巨大威胁。基于此,本文综述了海洋环境常用铜合金的分类、应用,着重总结了纯铜、黄铜、白铜、青铜海洋环境腐蚀机理及其影响因素的研究进展,对新型铜合金及其制备和应用的未来发展进行了展望。 展开更多

关键词 铜合金 海洋环境 腐蚀机理 影响因素 氧化膜 合金元素

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基于海洋生物的高性能仿生黏接材料研究进展

4

作者 胡思堑 黄凯龙 梁宇 《装备环境工程》 2025年第4期106-116,共11页

首先简要描述了贻贝、被囊和章鱼等典型海洋生物的主要黏接机理,然后综合概述了功能性涂层、组织黏合剂、水下胶黏剂、可穿戴设备及防腐涂层仿生黏接材料的设计思路及应用研究进展,并对典型海洋生物的关键促进基团和结构片段的添加方式... 首先简要描述了贻贝、被囊和章鱼等典型海洋生物的主要黏接机理,然后综合概述了功能性涂层、组织黏合剂、水下胶黏剂、可穿戴设备及防腐涂层仿生黏接材料的设计思路及应用研究进展,并对典型海洋生物的关键促进基团和结构片段的添加方式、添加量、性能变化趋势进行了分析。最后汇总了仿生黏接材料在现阶段的主要问题,并对未来应用前景进行展望。 展开更多

关键词 海洋生物 黏接机理 仿生 黏接材料 设计思路 应用前景

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基于深度森林算法的船用钢腐蚀速率预测模型构建

5

作者 张彭辉 彭文山 +2 位作者 刘少通 丁康康 侯健 《装备环境工程》 2025年第4期117-124,共8页

目的对深度森林算法在材料海水环境腐蚀数据预测方面的应用进行研究。方法对深度森林算法的原理进行介绍,以船用钢在我国近海海域的腐蚀试验数据为样本进行应用,构建预测模型,并对模型性能进行评价。结果应用深度森林算法构建的模型与... 目的对深度森林算法在材料海水环境腐蚀数据预测方面的应用进行研究。方法对深度森林算法的原理进行介绍,以船用钢在我国近海海域的腐蚀试验数据为样本进行应用,构建预测模型,并对模型性能进行评价。结果应用深度森林算法构建的模型与传统神经网络算法模型相比,其性能和预测准确度均较高,并具有很好的泛化能力。结论深度森林算法模型具有较好的预测准确性和通用性,可满足海水环境腐蚀数据预测应用需求。 展开更多

关键词 深度森林 预测模型 船用钢 海水腐蚀

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深海环境腐蚀试验技术及研究进展 被引量：1

6

作者 郭为民 樊洪 +4 位作者 丁康康 刘少通 彭文山 许立坤 侯健 《装备环境工程》 CAS 2024年第5期24-33,共10页

从深海实海环境试验、模拟试验、原位电化学测试、数值仿真等方面阐述了深海环境试验技术的发展演变过程。介绍了国内外主要深海腐蚀研究使用的试验装置种类,各类装置的优缺点和使用场景,并以试验装置为平台,发展了金属材料深海原位电... 从深海实海环境试验、模拟试验、原位电化学测试、数值仿真等方面阐述了深海环境试验技术的发展演变过程。介绍了国内外主要深海腐蚀研究使用的试验装置种类,各类装置的优缺点和使用场景,并以试验装置为平台,发展了金属材料深海原位电化学测试技术及深海测试数据实时远程传输技术。介绍了实验室模拟深海环境腐蚀试验技术由单因素模拟到多因素模拟,并结合力学及实时测试的发展历程。阐述了数值仿真技术在深海环境腐蚀研究方面的应用,推介了2项ISO深海环境试验方法国际标准,回顾了近期在材料深海环境腐蚀研究方面取得的最新成果。面向深海装备应用的需求,从新试验技术发展出发,探讨了深海试验技术研究的发展方向和趋势。 展开更多

关键词 深海 腐蚀 实海试验 模拟试验 试验标准 腐蚀机制

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典型海洋环境碳纤维增强树脂基复合材料老化规律研究 被引量：1

7

作者 丁康康 陈志强 +4 位作者 姜浩 刘少通 郭为民 徐铖 侯健 《装备环境工程》 CAS 2024年第7期45-52,共8页

目的研究典型海洋大气环境下碳纤维增强树脂基复合材料的老化规律。方法针对一种典型舰船用碳纤维增强树脂基复合材料,在青岛、厦门和三亚海洋大气环境下开展0.5、1、1.5、2a的自然曝晒试验。基于拉伸、弯曲和剪切强度等力学性能演变数... 目的研究典型海洋大气环境下碳纤维增强树脂基复合材料的老化规律。方法针对一种典型舰船用碳纤维增强树脂基复合材料,在青岛、厦门和三亚海洋大气环境下开展0.5、1、1.5、2a的自然曝晒试验。基于拉伸、弯曲和剪切强度等力学性能演变数据,采用灰关联分析方法构建环境损伤因子Rr,以综合评价其性能退化情况。结合形貌与傅里叶红外光谱,分析其老化损伤机制。结果及结论海洋大气环境下,碳纤维复合材料表层树脂发生老化降解,该过程主要源于酯基的水解,水解产物有多元醇类和多元羧酸类化合物等,这导致复合材料内部纤维外露,且随时间增加和纬度降低,表面降解减薄程度增大。各地的环境损伤因子Rr表明,经青岛和厦门长周期暴露试验后,在光氧老化和湿热老化等环境“损伤效应”主导作用下,其力学性能随时间呈下降趋势;三亚恶劣海洋环境则更早地对复合材料造成老化损伤,0.5 a起力学性能即单调下降。 展开更多

关键词 海洋大气 碳纤维 乙烯基酯 复合材料 老化 环境损伤因子

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温度和溶解氧对7A09铝海水腐蚀行为影响

8

作者 刘爽 李若灿 +5 位作者 段体岗 杨龙 吴建国 张海兵 马力 侯健 《强度与环境》 CSCD 2024年第5期44-52,共9页

开展了7A09铝合金材料在实验室模拟海洋环境的腐蚀实验,考察了温度和溶解氧浓度对7A09铝合金材料腐蚀形貌、腐蚀规律和电化学行为的影响。结果显示,随着温度升高,7A09铝合金的腐蚀速率增大,导致腐蚀过程加剧,从点蚀逐渐趋向于均匀腐蚀... 开展了7A09铝合金材料在实验室模拟海洋环境的腐蚀实验,考察了温度和溶解氧浓度对7A09铝合金材料腐蚀形貌、腐蚀规律和电化学行为的影响。结果显示,随着温度升高,7A09铝合金的腐蚀速率增大,导致腐蚀过程加剧,从点蚀逐渐趋向于均匀腐蚀。随着溶解氧浓度的降低,7A09铝合金表面钝化膜的形成受到影响,腐蚀速率增加,点蚀现象加剧。适当的氧含量有助于增强钝化膜的修复能力,提高其稳定性,从而增强了抗点蚀和缝隙腐蚀的能力。这些发现为7A09铝合金在海水环境中的应用提供了重要的技术支持和设计指导,有助于改进海洋装备和延长其使用寿命。 展开更多

关键词 7A09铝合金 模拟海洋环境 腐蚀行为 温度 溶解氧浓度

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极地低温冻融循环环境下高强钢的腐蚀行为研究

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作者 辛永磊 彭文山 +2 位作者 温杰平 侯健 孙明先 《装备环境工程》 CAS 2024年第7期60-66,共7页

目的深入研究极地大气对高强钢腐蚀的影响,探清腐蚀机制。方法开展室内模拟试验,采用质量损失测试、电化学测试以及腐蚀产物分析等方法,研究Ni-Cr-Mo-V高强钢在极地大气‒45~5℃低温冻融循环环境中的腐蚀机理。结果随着试验周期的延长,... 目的深入研究极地大气对高强钢腐蚀的影响,探清腐蚀机制。方法开展室内模拟试验,采用质量损失测试、电化学测试以及腐蚀产物分析等方法,研究Ni-Cr-Mo-V高强钢在极地大气‒45~5℃低温冻融循环环境中的腐蚀机理。结果随着试验周期的延长,高强钢的腐蚀不同程度加深。2个月后,已形成相对较厚的锈层,内部有大量松散的腐蚀产物。在试验3个月后,发现金属表面已经被腐蚀产物覆盖,且表面的腐蚀层产生裂纹。交流阻抗测试和动电位极化测试结果表明,高强钢的容抗弧半径和自腐蚀电位变化较大,耐腐蚀能力较弱。通过XRD和拉曼光谱对腐蚀成分进行表征发现,在低温冻融循环环境中,高强钢腐蚀产物主要为α-FeOOH、β-FeOOH、γ-FeOOH和Fe_(3)O_(4)/γ-Fe_(2)O_(3)。结论随着低温冻融循环时间增长,高强钢的耐蚀性持续退化。 展开更多

关键词 极地环境 低温 高强钢 冻融循环 腐蚀 电化学

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温度与应力耦合作用下高强钢海水腐蚀行为研究 被引量：1

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作者 孙佳钰 彭文山 《装备环境工程》 CAS 2024年第4期116-125,共10页

目的保证船舶设备安全,明确船用Ni-Cr-Mo-V高强钢在不同海水温度中的服役状态变化。方法在实验室模拟环境中,通过四点弯曲装置向Ni-Cr-Mo-V高强钢施加不同应力,并结合电化学测试、腐蚀形貌和产物分析,研究温度与应力耦合对Ni-Cr-Mo-V高... 目的保证船舶设备安全,明确船用Ni-Cr-Mo-V高强钢在不同海水温度中的服役状态变化。方法在实验室模拟环境中,通过四点弯曲装置向Ni-Cr-Mo-V高强钢施加不同应力,并结合电化学测试、腐蚀形貌和产物分析,研究温度与应力耦合对Ni-Cr-Mo-V高强钢在不同温度海水环境中腐蚀行为的影响及规律。结果温度升高会加快Ni-Cr-Mo-V高强钢腐蚀产物的生成,但是在较高温度海水中,会使高强钢由点蚀转变为均匀腐蚀,因此较高温度海水中对高强钢施加外加应力未发现点蚀坑加深。较高温度海水相对于低温海水条件下,高强钢腐蚀产物层中的Cr、Ni含量增加,低温海水中施加应力致使腐蚀产物层中的Cr、Ni含量降低,而较高温度海水中施加应力对腐蚀产物成分的影响不大。温度对Ni-Cr-Mo-V高强钢的腐蚀作用明显强于外加应力对其的腐蚀作用。结论在不同温度海水中,较高的温度使得Ni-Cr-Mo-V高强钢的耐蚀性能降低,但是相对于低温海水中,较高温度海水条件下施加应力对Ni-Cr-Mo-V高强钢腐蚀的影响较小,因此对于高强钢在海水中的腐蚀,温度对高强钢的影响明显大于应力的影响。 展开更多

关键词 模拟海洋环境 温度 高强钢 应力 腐蚀形貌 点蚀深度

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深海静水压力对高强钢焊接接头腐蚀影响研究

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作者 彭文山 李金泽 +3 位作者 胡娜 王萍 曹学文 侯健 《装备环境工程》 CAS 2024年第10期118-126,共9页

目的研究深海静水压力对焊接接头腐蚀的影响,探清腐蚀机制。方法采用腐蚀微观形貌观察、腐蚀产物分析与电化学表征相结合的方法,研究高强钢焊接接头在常压低温海水与深海环境中的腐蚀行为。结果静水压力增加会加剧Ni-Cr-Mo-V高强钢焊接... 目的研究深海静水压力对焊接接头腐蚀的影响,探清腐蚀机制。方法采用腐蚀微观形貌观察、腐蚀产物分析与电化学表征相结合的方法,研究高强钢焊接接头在常压低温海水与深海环境中的腐蚀行为。结果静水压力增加会加剧Ni-Cr-Mo-V高强钢焊接接头的腐蚀。高强钢焊接接头在常压低温海水和深海环境中的腐蚀速率随腐蚀时间增加呈现出前期迅速减小、后期变缓的变化趋势。高强钢焊接接头在海水中浸泡不同周期的腐蚀产物主要有α-Fe_(2)O_(3)、γ-FeOOH、α-FeOOH和Fe_(3)O_(4)。高强钢焊接接头在低温海水环境下,表面主要发生以腐蚀坑合并为趋势的全面腐蚀,而在深海环境下主要发生的是局部腐蚀。结论不同静水压力使得高强钢焊接接头的腐蚀规律发生变化,进而影响了其腐蚀速率。 展开更多

关键词 深海 高强钢 焊接接头 腐蚀 电化学 腐蚀产物

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不同加热方式测定铝及铝合金中氢的差异性初步探讨

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作者 张庸 姚佳人 +3 位作者 鲍智超 刘攀 王化明 于英杰 《理化检验(化学分册)》 北大核心 2025年第3期325-330,共6页

脉冲惰气熔融法(以下简称脉冲法)测定铝及铝合金存在“二次氢”现象,即再次加热测试过的样品,仍旧有明显的氢释放,国内学者倾向于认为石墨坩埚释放氢引起的干扰,俄罗斯学者则倾向于认为加热时间过短时,氢不足以完全释放而引起的“二次... 脉冲惰气熔融法(以下简称脉冲法)测定铝及铝合金存在“二次氢”现象,即再次加热测试过的样品,仍旧有明显的氢释放,国内学者倾向于认为石墨坩埚释放氢引起的干扰,俄罗斯学者则倾向于认为加热时间过短时,氢不足以完全释放而引起的“二次氢”。针对上述不同观点,采用脉冲法及热脱附法进行铝及铝合金中氢测试的初步对比,结果如下:热脱附法测试脉冲法分析后的样品,仍旧有明显的氢释放,即“二次氢”现象,测试脉冲法参与定值的铝中氢标准物质GBW(E)020030[认定值为(0.19±0.04)μg·g^(−1)]、GBW(E)020030a[认定值(0.24±0.06)μg·g^(−1)]、GBW(E)020031a[认定值(0.25±0.05)μg·g^(−1)],结果分别为0.38,0.58,0.71μg·g^(−1),前二者的释放峰值分别位于约450,380℃处;采用脉冲法、热脱附法同时测定不同批次的AlSi样品中氢的含量,脉冲法所得结果分别为0.13,0.16,0.16μg·g^(−1),热脱附法所得结果分别为0.70,0.53,0.48μg·g^(−1),前二者的释放峰值主要位于350,580℃处。上述结果表明,热脱附法测试结果普遍比脉冲法偏高。考虑到前者采用石英管加热,未涉及石墨坩埚,且慢速升温,分析时间以小时计,初步认为加热时间过短时,氢不足以完全释放而引起的“二次氢”的观点更有说服力。但鉴于国内普遍采用脉冲法测定铝合金中氢含量,仍需更详细比对验证,以期得到更有说服力的结论。 展开更多

关键词 脉冲惰气熔融法 热脱附法 铝及铝合金 二次氢

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爆炸焊接钛合金-双相不锈钢的微观组织特征与力学性能研究

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作者 刘金涛 朱桂春 +3 位作者 黄佳雯 陈令杰 韩刚 陈翔 《爆破》 北大核心 2025年第1期133-141,150,共10页

随着现代工业的快速发展,对高性能材料的需求日益增加,钛/双相不锈钢复合板凭借其卓越的耐腐蚀性能,展现了广泛的应用前景。本研究通过爆炸焊接制备了TP270C钛合金/SUS821L1高强度双相不锈钢的双金属复合板,并采用金相显微镜、扫描电子... 随着现代工业的快速发展,对高性能材料的需求日益增加,钛/双相不锈钢复合板凭借其卓越的耐腐蚀性能,展现了广泛的应用前景。本研究通过爆炸焊接制备了TP270C钛合金/SUS821L1高强度双相不锈钢的双金属复合板,并采用金相显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、能量色散X射线光谱(EDS)和电子背散射衍射(EBSD)等技术,对复合板的界面微观特征进行了深入分析。此外,还结合力学性能测试对焊接质量进行了评估。研究结果表明:界面沉积能量较低时,焊接界面介于平直界面和波状界面之间;而当界面沉积能量较高时,焊接界面呈波状。两者界面附近均出现了元素扩散和晶粒细化现象。在焊接界面、熔化区域以及绝热剪切带内以完全再结晶为主;靠近焊接界面的位置,钛以部分再结晶为主,双相不锈钢以部分再结晶和变形晶为主。局部热积累促进了熔化层内晶粒的长大,然而,被熔化层“包裹”的钛颗粒出现了晶粒细化。在力学性能测试中,界面沉积能量较高的样品抗剪强度和抗弯强度相对于界面沉积能量较低的样品分别提升了40.33%和4.52%。 展开更多

关键词 爆炸焊接 钛/钢复合板 界面形貌 力学性能 电子背散射衍射(EBSD)

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爆炸焊接945钢/TA1界面形貌及力学性能研究

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作者 刘金涛 周嘉楠 +2 位作者 罗宁 陈令杰 韩刚 《工程爆破》 北大核心 2025年第1期102-108,共7页

针对船舶领域耐腐蚀与轻量化要求,采用爆炸焊接工艺成功制备945钢/TA1复合板。通过光学显微镜揭示了结合界面形貌特征,基于理论计算得到焊接碰撞参数并结合光滑粒子流体动力学(SPH)模拟分析结合界面演化分布。同时,基于剪切、拉脱和拉... 针对船舶领域耐腐蚀与轻量化要求,采用爆炸焊接工艺成功制备945钢/TA1复合板。通过光学显微镜揭示了结合界面形貌特征,基于理论计算得到焊接碰撞参数并结合光滑粒子流体动力学(SPH)模拟分析结合界面演化分布。同时,基于剪切、拉脱和拉伸实验,测试了复合板的综合力学性能。结果表明,结合界面呈现大波纹涡旋结构特征,无明显缺陷产生。数值模拟结果与实际界面形貌相符,结合界面附近的温度、压力及有效塑性应变均高于基材区域。结合界面剪切强度达到267 MPa,拉脱强度达到435 MPa,拉伸强度到达542MPa,均远高于母材强度。 展开更多

关键词 爆炸焊接 微观形貌 数值模拟 力学性能

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新型平衡舵阴极保护设计与保护效果评价

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作者 吴正江 李开伟 +5 位作者 毛旭耀 张润林 伍健 侯健 宋卿源 张迪 《装备环境工程》 CAS 2024年第6期111-118,共8页

目的 针对新型平衡舵结构的电偶腐蚀薄弱区域,设计并优化牺牲阳极保护系统,并对保护效果进行评价。方法 基于边界元法,开展新型平衡舵电偶腐蚀仿真研究,分析电偶腐蚀薄弱区域。针对腐蚀薄弱区域,采用经验法设计牺牲阳极保护系统,开展服... 目的 针对新型平衡舵结构的电偶腐蚀薄弱区域,设计并优化牺牲阳极保护系统,并对保护效果进行评价。方法 基于边界元法,开展新型平衡舵电偶腐蚀仿真研究,分析电偶腐蚀薄弱区域。针对腐蚀薄弱区域,采用经验法设计牺牲阳极保护系统,开展服役初期和服役3 a后阴极保护效果仿真。从涂层破损率和阳极数量对阴极保护效果的影响出发,优化阴极保护系统。开展物理模型试验,对优化后阴极保护系统的保护效果进行评价。结果 电偶腐蚀主要发生在壳体和底座等支撑材料处,必须采取严格的防腐措施。采用经验法设计的牺牲阳极保护系统在服役初期可以使平衡舵保护电位均负于–800m V,处于良好的阴极保护状态。随着阳极的消耗,服役3 a后,阴极保护系统无法为平衡舵提供有效保护。涂层破损率的增加和阳极数量的减少,都会使平衡舵阴极保护电位正移。通过物理模型试验验证了优化后阴极保护模型的可靠性,对比试验结果,模型的预测误差在5%以内。结论 优化后的阴极保护方案为涂层+8块牺牲阳极,可以在服役3 a涂层破损率达20%的严苛工况下,为平衡舵提供有效阴极保护。优化后的阴极保护系统,铝阳极用量减少30%,有助于节省船舶动力。 展开更多

关键词 新型平衡舵 电偶腐蚀 数值模拟 牺牲阳极阴极保护 边界元法 实海测试

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基于底栖型微生物燃料电池的水下供电系统构建与产能评价 被引量：1

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作者 刘康楠 邱峥辉 +3 位作者 蔺存国 张广龙 郑纪勇 高海平 《装备环境工程》 CAS 2024年第8期153-162,共10页

目的改善目前水下生物供电系统能量收集效率低、供电能力弱的问题,方法构建基于碳毡阵列阳极的水下生物电池单元,以及具有2级电荷泵复合升压结构的电源管理单元。将2个子单元耦合,构建水下生物供电系统样机,并对其供电能力进行评价。结... 目的改善目前水下生物供电系统能量收集效率低、供电能力弱的问题,方法构建基于碳毡阵列阳极的水下生物电池单元,以及具有2级电荷泵复合升压结构的电源管理单元。将2个子单元耦合,构建水下生物供电系统样机,并对其供电能力进行评价。结果测试结果表明,电源管理单元能够将生物电池13~18 mW的持续输入能量有效收集至储存介质中,能量收集效率达到60.65%。生物电池单元产生的能量在满足温度/pH传感器以及水下通讯机工作的同时,每天仍能够产生385.68 J的净能量收益。结论构建的水下生物供电系统能够实现水下生物电能的高效收集与存储,可为海洋环境信息采集与传输系统提供长期、稳定的原位能源供应。 展开更多

关键词 生物电能 碳毡阳极 底栖微生物燃料电池 电源管理系统 能量转化效率 水下原位供电

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活化元素对锌合金牺牲阳极电化学性能的影响 被引量：1

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作者 张一晗 岳晓晴 +3 位作者 李祯 马力 张海兵 邢少华 《装备环境工程》 CAS 2024年第6期85-95,共11页

目的 满足深潜装备用高强钢材料阴极保护需求,探明活化元素对锌合金牺牲阳极电化学性能的影响规律。方法 采用合金化设计方法,控制活化元素,制备新型锌合金牺牲阳极。通过常规电化学性能试验、电化学测试、扫描开尔文探针测试数据及微... 目的 满足深潜装备用高强钢材料阴极保护需求,探明活化元素对锌合金牺牲阳极电化学性能的影响规律。方法 采用合金化设计方法,控制活化元素,制备新型锌合金牺牲阳极。通过常规电化学性能试验、电化学测试、扫描开尔文探针测试数据及微观形貌表征结果,综合分析活化元素对锌合金牺牲阳极组织和综合性能的影响,探明低驱动电位锌合金牺牲阳极性能的变化规律。结果 添加Ga、Mn、Sn和Cd活化元素的牺牲阳极,表面溶解形貌相对均匀,阳极电位发生不同程度的正移,用于阴极保护时,驱动电位得到降低,其工作电位基本处于–1.02~–0.8 V(vs. Ag/AgCl),牺牲试样呈现表面溶解活性降低、溶解速率变慢的趋势。结论 通过添加各类活化元素,均使锌合金牺牲阳极性能得到不同程度的优化改善。Cd元素可增大阳极试样表面的杂乱度,随Sn、Mn含量的增加,牺牲阳极试样的晶粒尺寸得到一定细化。其中,Zn-0.5Mn系列牺牲阳极较满足高强钢阴极保护的需求,工作电位为–0.95~–0.84V(vs.Ag/AgCl),表面活性位点分布均匀,可进一步开发适用于高强钢结构材料阴极保护的新型牺牲阳极。 展开更多

关键词 活化元素 深潜装备 牺牲阳极 阴极保护 低驱动电位 电化学

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铝合金表面冷喷涂不锈钢涂层性能研究

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作者 刘晨阳 蒋北平 +3 位作者 黄国胜 马力 姜丹 马伯江 《材料保护》 CAS CSCD 2024年第11期139-146,共8页

为研究冷喷涂工艺参数对3003铝合金表面的430不锈钢涂层的性能影响,利用3种冷喷涂工艺参数在3003铝质锅具表面制备了430不锈钢导磁涂层,并利用扫描电子显微镜(SEM)、拉伸试验、热震试验等研究了涂层的微观形貌、结合强度以及耐冷热冲击... 为研究冷喷涂工艺参数对3003铝合金表面的430不锈钢涂层的性能影响,利用3种冷喷涂工艺参数在3003铝质锅具表面制备了430不锈钢导磁涂层,并利用扫描电子显微镜(SEM)、拉伸试验、热震试验等研究了涂层的微观形貌、结合强度以及耐冷热冲击性能。结果表明:在3003铝合金表面喷涂430不锈钢涂层,涂层氧化程度和结合强度随喷涂温度和压力的提升而升高,氧含量最高达到了0.55%(质量分数),结合强度可达到31.78 MPa,孔隙率随喷涂温度和压力的提升而降低,最低可达到1.2%,导电率在1.07~1.27 MS/m之间,在100个周期的热震试验中,结合强度从31.78 MPa降低到28.67 MPa,降低幅度较小,电导率也降低到了1.05 MS/m。提升冷喷涂温度和压力等参数,可以明显改善涂层的微观组织及结合性能,提高涂层在使用过程中的可靠性。同时也证明了冷喷涂工艺沉积的涂层具有结合强度高、孔隙率低、氧化程度小等显著特点,在锅具导磁涂层加工方面具有明显的优势。 展开更多

关键词 冷喷涂 结合强度 不锈钢 电磁加热 锅具

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牺牲阳极材料在深海中的研究进展

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作者 丁枫林 李祯 +4 位作者 张一晗 张海兵 马力 马宁 张馨月 《装备环境工程》 CAS 2024年第11期100-109,共10页

重点归纳了对牺牲阳极性能影响较大的多个典型深海环境因素,分析了适用于深海环境的牺牲阳极类型,整理了基于大数据的元素基因图谱分析方法,并总结出目前深海环境牺牲阳极存在的问题及相关解决办法。

关键词 深海环境 牺牲阳极 腐蚀 元素基因图谱 深海工程 大数据

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Al-Ga-In-Sn-Si合金阳极及海水溶解氧电池的电化学性能

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作者 吴厚燃 侯春明 +3 位作者 段体岗 马力 张海兵 王金涛 《应用化学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期703-711,共9页

通过Ga、In和Sn低熔点合金元素改性,成功制备了高负电位高活化Al-Ga-In-Sn-Si合金阳极,通过材料表征和电化学测试研究了Al-Ga-In-Sn-Si合金的腐蚀行为和电化学性能,并与碳纤维刷-石墨烯-铂(Pt-G@CFB)催化阴极搭建了海水溶解氧电池,考察... 通过Ga、In和Sn低熔点合金元素改性,成功制备了高负电位高活化Al-Ga-In-Sn-Si合金阳极,通过材料表征和电化学测试研究了Al-Ga-In-Sn-Si合金的腐蚀行为和电化学性能,并与碳纤维刷-石墨烯-铂(Pt-G@CFB)催化阴极搭建了海水溶解氧电池,考察了室内静态海水环境和实际海洋环境下电池不同恒电阻的长周期放电性能。结果表明,Al-Ga-In-Sn-Si合金的自腐蚀电位为-1.613 V(vs.Ag/AgCl),自腐蚀电流密度为1.431 mA/cm^(2)。随着负载电阻的增加,电池电压上升,在室内静态和实海动态海水中2000Ω的负载下海水溶解氧电池平均放电电压最高,分别为1.73和1.78 V,在1000Ω的负载下平均能量密度最大,分别为549.85和653.44 Wh/kg。 展开更多

关键词 Al-Ga-In-Sn-Si合金 阳极 海水溶解氧电池 电化学性能 放电行为

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