镍铝青铜空蚀过程中机械作用/化学腐蚀协同效应及其钝化膜动态回复机制研究

基本信息
批准号:51771117
项目类别:面上项目
资助金额:60.00
负责人:刘磊
学科分类:
依托单位:上海交通大学
批准年份:2017
结题年份:2021
起止时间:2018-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:沈彬,吴忠,秦真波,罗芹,赵蓉,严波
关键词:
钝化膜协同效应镍铝青铜空蚀动态回复
结项摘要

Nickel-aluminum bronze faced the outstanding problem of cavitation erosion failure when servicing in the marine condition. The theory of cavitation erosion has not yet been clarified. And the characteristics of cavitation erosion under different working conditions should be further explored. It was studied that the synergistic effect of mechanical action/chemical corrosion as well as the dynamic recovery mechanism of the passive film during the cavitation erosion process of Ni-Al bronze. It was revealed that the mutual mechanism between the cavitation attack and the corrosion during the intermittent pulse cavitation. The forming characteristics of the surface passivation film and its influence on the process of cavitation erosion were also clarified. The effect on the cavitation behavior of cavitation mode and cavitation media was investigated to construct the constitutive equation of servicing condition,material component and cavitation characteristic. The systematic evaluation system was also established based on the material properties parameters. The cathodic polarization potential was applied to suppress the corrosion reaction. The acidic cavitation media was also introduced to eliminate surface passivation film. And then the mechanical mechanism was directly characterized as well as the mechanism of passivation film. It was clarified that the interaction mechanism between mechanical damage and chemical corrosion during the cavitation process of nickel-aluminum bronze to develop the existing cavitation erosion theory. It is believed to provide a theoretical basis and data support for the cavitation application of nickel-aluminum bronze in the marine equipment, which has important academic value and practical significance.

镍铝青铜作为海工装备动力部件在服役过程中面临空蚀破坏的突出问题,相关的空蚀机制理论尚未厘清,不同工况条件下的空蚀行为特性也有待进一步深入探索。本项目通过研究镍铝青铜空蚀过程中机械作用/化学腐蚀协同效应及其钝化膜动态回复机制,揭示间歇脉冲空蚀过程中空泡冲击与腐蚀作用之间的互做机制,阐明表面钝化膜的成膜特性及其对空蚀进程的影响规律。通过研究空蚀模式、空蚀介质对空蚀行为的影响进程,构建工况因素-材料组分-空蚀特性的本构关系方程,提出基于材料物性参数的系统评价体系;施加阴极极化电位抑制腐蚀反应,引入酸性空蚀介质消除表面钝化膜的影响,进而直接表征机械作用机制,直观反映钝化膜的影响机理;通过研究空蚀过程中镍铝青铜的机械损伤和化学腐蚀行为,阐明两者之间的交互作用机理,进而完善发展现有的空蚀理论,可以为镍铝青铜在海工装备中的耐空蚀应用提供理论依据和数据支撑,具有重要的学术价值和现实意义。

项目摘要

镍铝青铜合金因其所具有良好的机械性能和耐蚀性能而广泛应用于舰船螺旋桨等海工装备中,然而空泡腐蚀破坏经常导致镍铝青铜结构件提前腐蚀失效,是镍铝青铜在海水环境服役下突出的工程问题。因此,本课题研究了铸态镍铝青铜的微观组织和成分对其静态浸泡腐蚀和空泡腐蚀行为的影响,分析了空泡腐蚀过程中镍铝青铜表面腐蚀产物膜的演变规律,利用定量化方法说明空泡腐蚀过程中电化学腐蚀和机械冲击作用的协同效应,采用表面改性工艺和热处理方法提高铸态镍铝青铜的静态耐蚀性能和抗空蚀性能,主要研究结论如下:.1. 由于铸态镍铝青铜的微观组织不均匀性和相间电势差异大,导致选相腐蚀是其静态浸泡腐蚀过程的主要失效机制。对比不同热处理态的镍铝青铜的空蚀失重和力学性能,结果表明合金硬度低不耐机械冲击是铸态镍铝青铜空蚀失效的主要原因。.2. 微区电化学分析技术揭示了镍铝青铜表面微区腐蚀电流密度先变小后增大再减小的变化行为,裸露金属表面与腐蚀产物膜之间的电偶腐蚀和腐蚀钝化膜对露出金属表面的腐蚀保护是两个相互伴随过程,与镍铝青铜表面钝化膜的动态回复密切相关。.3.电化学腐蚀与机械冲击的协同机制如下:机械冲击通过增加溶液中的溶解氧加速阴极去极化过程促进腐蚀,同时破坏表面腐蚀产物膜的完整性促进下层金属溶解,电化学腐蚀使镍铝青铜表面不同微区之间的腐蚀产物膜机械性质存在差异,使其在机械冲击下更容易被被剥离,并氧化机械冲击破坏钝化膜露出新鲜的金属表面。.4.采用热处理、表面激光淬火、铬离子注入、热扩散和喷丸强化处理均可以均匀化铸态镍铝青铜表层微观组织,消除选相腐蚀,提高表面硬度,降低了空蚀程度。.本课题的研究成果揭示了铸态镍铝青铜静态浸泡腐蚀和空泡腐蚀的失效机制,为提高镍铝青铜的耐蚀性能提供理论依据,从工程应用角度出发采用表面改性工艺调控镍铝青铜微观组织和成分,提高镍铝青铜的静态耐蚀和抗空蚀性能,为新型船用镍铝青铜螺旋桨的研发提供了工程技术的参考指南。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

涡度相关技术及其在陆地生态系统通量研究中的应用

涡度相关技术及其在陆地生态系统通量研究中的应用

DOI:10.17521/cjpe.2019.0351
发表时间:2020
2

内点最大化与冗余点控制的小型无人机遥感图像配准

内点最大化与冗余点控制的小型无人机遥感图像配准

DOI:10.11834/jrs.20209060
发表时间:2020
3

滴状流条件下非饱和交叉裂隙分流机制研究

滴状流条件下非饱和交叉裂隙分流机制研究

DOI:10.16285/j.rsm.2020.0744
发表时间:2021
4

2A66铝锂合金板材各向异性研究

2A66铝锂合金板材各向异性研究

DOI:
发表时间:2017
5

人β防御素3体内抑制耐甲氧西林葡萄球菌 内植物生物膜感染的机制研究

人β防御素3体内抑制耐甲氧西林葡萄球菌 内植物生物膜感染的机制研究

DOI:
发表时间:2017

刘磊的其他基金

批准号:30800439
批准年份:2008
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81101729
批准年份:2011
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51209197
批准年份:2012
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61701142
批准年份:2017
资助金额:29.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61302166
批准年份:2013
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61803190
批准年份:2018
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81271096
批准年份:2012
资助金额:70.00
项目类别:面上项目
批准号:20802040
批准年份:2008
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41702056
批准年份:2017
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:20842003
批准年份:2008
资助金额:8.00
项目类别:专项基金项目
批准号:71704126
批准年份:2017
资助金额:16.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11572241
批准年份:2015
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
批准号:61873319
批准年份:2018
资助金额:63.00
项目类别:面上项目
批准号:31771121
批准年份:2017
资助金额:57.00
项目类别:面上项目
批准号:11702310
批准年份:2017
资助金额:30.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31171324
批准年份:2011
资助金额:56.00
项目类别:面上项目
批准号:11773004
批准年份:2017
资助金额:64.00
项目类别:面上项目
批准号:61404158
批准年份:2014
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51003015
批准年份:2010
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51909164
批准年份:2019
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:38870345
批准年份:1988
资助金额:1.50
项目类别:面上项目
批准号:61602008
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21573097
批准年份:2015
资助金额:66.00
项目类别:面上项目
批准号:51405258
批准年份:2014
资助金额:28.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41105005
批准年份:2011
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31701431
批准年份:2017
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51073093
批准年份:2010
资助金额:38.00
项目类别:面上项目
批准号:81500292
批准年份:2015
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:19444002
批准年份:1994
资助金额:3.00
项目类别:专项基金项目
批准号:51902239
批准年份:2019
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51675430
批准年份:2016
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:11303001
批准年份:2013
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31402122
批准年份:2014
资助金额:16.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41772342
批准年份:2017
资助金额:56.00
项目类别:面上项目
批准号:31602152
批准年份:2016
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41806036
批准年份:2018
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81301029
批准年份:2013
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11402044
批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81300783
批准年份:2013
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81803731
批准年份:2018
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61801344
批准年份:2018
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51805413
批准年份:2018
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21504101
批准年份:2015
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61773152
批准年份:2017
资助金额:64.00
项目类别:面上项目
批准号:19304003
批准年份:1993
资助金额:4.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41402288
批准年份:2014
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61304070
批准年份:2013
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:U1332134
批准年份:2013
资助金额:68.00
项目类别:联合基金项目
批准号:81702402
批准年份:2017
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11401452
批准年份:2014
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41702383
批准年份:2017
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:U1932153
批准年份:2019
资助金额:54.00
项目类别:联合基金项目
批准号:41575024
批准年份:2015
资助金额:70.00
项目类别:面上项目
批准号:31700274
批准年份:2017
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41875025
批准年份:2018
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:11903067
批准年份:2019
资助金额:27.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61105040
批准年份:2011
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11326109
批准年份:2013
资助金额:3.00
项目类别:数学天元基金项目
批准号:30572051
批准年份:2005
资助金额:27.00
项目类别:面上项目
批准号:51708046
批准年份:2017
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21472112
批准年份:2014
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:61204079
批准年份:2012
资助金额:6.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:50609008
批准年份:2006
资助金额:29.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31301459
批准年份:2013
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61101195
批准年份:2011
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51503087
批准年份:2015
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31000909
批准年份:2010
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11401363
批准年份:2014
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:60873044
批准年份:2008
资助金额:32.00
项目类别:面上项目
批准号:61203081
批准年份:2012
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30100210
批准年份:2001
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61502452
批准年份:2015
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81670951
批准年份:2016
资助金额:63.00
项目类别:面上项目
批准号:41205125
批准年份:2012
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81801597
批准年份:2018
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61402262
批准年份:2014
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41603003
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81802331
批准年份:2018
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:50206016
批准年份:2002
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51775299
批准年份:2017
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:41675012
批准年份:2016
资助金额:58.00
项目类别:面上项目
批准号:30772422
批准年份:2007
资助金额:28.00
项目类别:面上项目
批准号:91753205
批准年份:2017
资助金额:300.00
项目类别:重大研究计划
批准号:81401608
批准年份:2014
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21102032
批准年份:2011
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51802104
批准年份:2018
资助金额:27.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81200250
批准年份:2012
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41775053
批准年份:2017
资助金额:68.00
项目类别:面上项目
批准号:11862010
批准年份:2018
资助金额:40.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:38870344
批准年份:1988
资助金额:2.00
项目类别:面上项目
批准号:41305045
批准年份:2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61501450
批准年份:2015
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81801984
批准年份:2018
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11805235
批准年份:2018
资助金额:28.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31502135
批准年份:2015
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81070802
批准年份:2010
资助金额:32.00
项目类别:面上项目
批准号:31700435
批准年份:2017
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81901493
批准年份:2019
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21202093
批准年份:2012
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21502113
批准年份:2015
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51304175
批准年份:2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:91013007
批准年份:2010
资助金额:60.00
项目类别:重大研究计划
批准号:50401004
批准年份:2004
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目

相似国自然基金

1

搅拌摩擦加工镍铝青铜组织演变及其空蚀和腐蚀性能研究

批准号:51705125
批准年份:2017
负责人:李阳
学科分类:E0505
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
2

空蚀对镍基Inconel600合金钝化膜电化学性能影响

批准号:51305228
批准年份:2013
负责人:李党国
学科分类:E0505
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
3

基于钝化膜能带弯曲理论的NiCrFeMo镍基合金空蚀行为调控机制研究

批准号:51675298
批准年份:2016
负责人:李党国
学科分类:E0505
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
4

海洋冲蚀环境下FSP镍铝青铜的腐蚀产物膜特征及其对冲蚀行为的影响机制

批准号:51601058
批准年份:2016
负责人:宋亓宁
学科分类:E0103
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目