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批准号 |
50571022 |
项目名称 |
泥浆附着对镀锌钢板局部腐蚀影响规律与机理研究 |
项目类别 |
联合基金项目 |
申请代码 |
E0103 |
项目负责人 |
杜翠薇 |
负责人职称 |
教授 |
依托单位 |
北京科技大学 |
研究期限 |
2006-01-01 至 2008-12-31 |
支持经费 |
26(万元) |
本项目拟选择汽车用镀锌钢板为研究对象,结合微区腐蚀测量和表面分析技术,研究附着泥浆的状态和所含介质成分等因素对镀锌钢板局部腐蚀行为规律的影响和作用机理。在实验室利用自制的模拟试验装置,模拟泥浆附着构成的局部腐蚀环境,采用微电极、Kelvin探针及电化学设备在线监测附着泥浆内的电位、电流、离子浓度的变化,采用高分辨体式显微镜记录并观察钢表面腐蚀的发生发展,用SEM、AFM、XPS、FTIR以及其他表面分析方法研究钢表面的微观形貌及成分的变化,并分析相应腐蚀产物的元素成分、价态及结构等的变化,研究泥浆附着与局部腐蚀起始阶段表面电解质液层形成以及腐蚀原电池形成与发展的关系。弄清泥浆附着对镀锌钢板局部腐蚀的影响规律及作用机制,为汽车用钢的选材和改善防护措施提供实验和理论依据。 2100433B
Cl~-对镀锌钢板泥浆附着电偶保护距离的影响
采用酸性鹰潭土壤泥浆对部分镀锌层去除而暴露出基体的汽车镀锌钢板进行了泥浆附着腐蚀实验和电化学测试.在钢的宽度相同的试样上测定了阴极保护距离,并研究了在泥浆中添加不同含量Cl-的影响.结果发现:在不含Cl-的泥浆中阴极保护距离随泥浆层厚度的增加而基本呈线性增加,出现红锈的程度也相应减小;随着Cl-含量和附着泥浆厚度的增加,阴极保护距离增加,并存在极大值.Cl-含量不仅影响着泥浆附着中的镀锌层破损试样表面平均腐蚀电流密度,而且对泥浆中的溶氧量、pH值和电导率等参数都有影响.泥浆层厚度和Cl-含量决定着试样的阴极保护距离和表面腐蚀状态.
镀锌钢板蒸镀镁层的耐腐蚀机理
采用真空蒸镀技术在镀锌钢板上蒸镀镁,制得了蒸镀镁层,将其在5%NaCl溶液中浸泡,运用XRD,SEM和电化学方法等对其腐蚀产物进行了分析。对2种材料的的腐蚀行为进行了研究,探讨了其耐腐蚀机理。结果表明:镀锌钢板蒸镀镁层是以MgZn2和Mg2Zn11金属间化合物的形式存在;其腐蚀产物是以致密且具有良好绝缘性的ZnCl2.4Zn(OH)2.H2O和致密的Zn4CO3(OH)6.H2O为主体,而纯锌镀层的腐蚀产物是以疏松且具有N型半导体性质的ZnO为主体;蒸镀镁层的形成可以抑制Zn(OH)2向ZnO的转化,能促进Zn(OH)2向ZnCl2.4Zn(OH)2.H2O和Zn4CO3(OH)6.H2O的转化,后二者能够牢固地覆盖在基体表面,从而延缓了锌的腐蚀进程;在宏观上表现为镀锌钢板蒸镀镁层腐蚀产物相对于纯锌镀层更加致密,在电化学行为上表现为镀锌钢板蒸镀镁层具有更小的腐蚀电流和更高的极化电阻。
汽车制动时,车轮的制动力与地面附着系数有关,当车轮处于半滑动半滚动状态时,地面附着系数可以达到最大,即制动力可以达到较大,此时的侧向稳定性也较好。当车轮完全抱死无滚动时,地面附着力有所下降,而侧向稳定性为零。极易出现侧滑和甩尾现象,容易造成事故。
以剥落为主的失效问题,一直是制约涂层在高温环境下应用的关键性难题。涂层的热致剥落驱动力不仅依赖涂层与基体材料在物理、力学性能方面的本征失配,也与涂层的裂纹组态密切相关。本项目基于群体裂纹增韧的思路,采用激光改性技术预先对基体表层进行离散处理,研究了涂层中分割裂纹组态形成的规律及机理。通过对基体激光离散改性形成“分割涂层”的试验研究、理论建模和数值计算,系统总结了“分割”裂纹密度的影响因素及其影响规律,得到了分割裂纹组态形成的主控参数。 考虑基体表层离散淬火区对涂层/基体体系应力分布的影响,建立了涂层“分割裂纹”的萌生、扩展驱动力的理论模型及计算方法,揭示了基体激光离散改性形成“分割涂层”的物理机制。将基体激光淬火区近似视为呈周期分布的离散夹杂,采用Eshelby本征应变(eigenstrain)方法表征由于相变产生的体积应变,建立了离散淬火基体/涂层体系的应力、应变场理论模型。采用有限元方法得到了涂层/基体体系的应力、应变场。提出了计算涂层-基体系统里“分割”裂纹扩展驱动力的权函数模型,并在此基础上,采用权函数方法确定了“分割裂纹”应力强度因子的影响因素及影响规律。采用相似理论和量纲分析理论建立各类无量纲参数之间的标度律。本项目的理论研究与试验结果吻合良好,将为相关涂层的延寿设计提供理论依据与技术支持。 2100433B
本项目通过理论分析、现场试验、室内模拟试验及数值模拟等方法,探讨毫秒延时爆破的机理及合理延时间隔时间的确定原理,系统研究精确延时控制对爆破作用的影响规律,为高精度雷管的应用提供科学依据。拟采用混凝土模拟试验、爆破震动监测、现场爆破效果对比试验等方法,并结合有限元和流形元等数值模拟计算,具体研究以高精度雷管取代普通毫秒雷管实行毫秒级精确延时起爆,对控制爆破震动、改善爆破质量及提高生产效率等方面所带来的影响。研究旨在揭示毫秒级精确延时起爆的岩石爆破规律,为精确延时爆破参数优化奠定应用基础