省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室
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省部共建国家重点实验室在国际腐蚀科学领域TOP期刊Corrosion Science发表文章

时间:2020-09-03

近期,省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室和材料科学与工程学院李文生教授团队的最新科研成果《Achieving superior hot corrosion resistance by PVD/HVOF duplex design》在国际腐蚀科学领域TOP期刊Corrosion Science(影响因子6.479)在线发表。该研究工作是由李文生教授团队与中科院兰州化学物理研究所张广安研究员团队合作完成,第一作者为甘肃省优秀硕士学位论文奖获得者汤鹏君。

高温环境下的氧化及热腐蚀是材料损伤的重要形式,单一的HVOF涂层与PVD薄膜很难实现高效的热腐蚀防护,李文生教授团队通过构筑PVD/HVOF膜层复配防护体系实现了HVOF涂层与PVD薄膜性能优势的有机结合,最终取得了优异的抗热腐蚀性能。本文首次针对熔盐介质中CrN/Cr3C2-NiCr复合涂层的热腐蚀问题开展了系统研究,发现CrN/Cr3C2-NiCr复合涂层表面生成致密且均匀的Cr2O3氧化物保护膜,表现出优异的抗热腐蚀性能,腐蚀氧化膜的厚度仅为Cr3C2-NiCr涂层腐蚀氧化膜厚度的十分之一,表明膜层复配设计能够有效抑制高温腐蚀介质的扩散和迁移,进而减缓热腐蚀进程。该研究通过探究热腐蚀界面材料的物相成分及微观组织结构的演化行为揭示了高温腐蚀介质作用下该类复合涂层表面高温腐蚀氧化膜的形成机理,明确了复合涂层-氧化膜界面、氧化膜-腐蚀介质界面反应速率及腐蚀介质通过氧化膜扩散和迁移速率的主要影响因素与控制规律。从CrN薄膜封闭Cr3C2-NiCr涂层表面空隙并改善高温抗氧化性能、Cr3C2-NiCr涂层为CrN薄膜提供支撑且减缓热应力及膜层界面抑制腐蚀介质扩散的角度出发揭示了该类膜层复配体系在热腐蚀环境下的膜层协同作用机制。

该项工作得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划-政府间国际科技创新合作重点专项及科技部丝绸之路经济带金属表面工程技术国家国际科技合作基地的支持。


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