本文關(guān)鍵詞：在模擬沙漠環(huán)境中涂層防護體系失效的加速試驗研究

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【摘要】：目前涂層防護體系在各種腐蝕環(huán)境下容易過早失效,因此選擇性能優(yōu)良且符合壽命要求的涂層防護體系顯得極其重要。沙漠環(huán)境是一種較嚴重的腐蝕環(huán)境,在該環(huán)境下涂層防護體系經(jīng)常出現(xiàn)失光、粉化、開裂甚至脫落等失效現(xiàn)象,這會引起設備的破壞,引發(fā)安全事故。因此,如何選擇適合在沙漠環(huán)境中使用的涂層防護體系已經(jīng)成為一個亟需解決的問題。本試驗采用創(chuàng)新性的循環(huán)環(huán)境因子加速試驗方法：紫外暴曬+沙塵試驗,模擬了在以鈦合金、鋁合金、鋼為基材,以離子鍍鋁、硫酸陽極化、鈍化等為表面處理,以高固分涂層、13-2涂層及TS96-71涂層為防護層的42種涂層防護體系在沙漠環(huán)境中8年的失效行為。通過失重(厚)法、失光法、表面形貌及電化學方法等展現(xiàn)涂層體系在沙漠環(huán)境中的失效過程；通過微觀形貌及附著力的情況表征涂層體系8個周期后的失效結(jié)果；采用創(chuàng)新性的數(shù)學方法來定量地評價多種涂層防護體系試驗后的防護性能等級,并根據(jù)評價結(jié)果分析基材、表面處理、涂層分別對涂層防護體系性能的影響程度；通過EDS能譜、紅外光譜和微觀形貌分析涂層失效機理；利用納米壓入法求出涂層的硬度和彈性模量值,探討其與涂層失效程度之間的關(guān)系。試驗結(jié)果表明：涂層的光澤度、重量、厚度都有特定的變化規(guī)律；而宏觀表面形貌的變化展現(xiàn)出涂層失效過程的特點；電化學行為則最直觀的展示出涂層防護性能不斷下降的過程。通過層次分析法計算出沙漠環(huán)境下涂層防護性能綜合等級評價公式,并且通過其評級結(jié)果和電化學方法評價結(jié)果的對比,驗證了該評價公式的可靠性。評價結(jié)果表明：在涂層防護體系性能的影響因素中,基材作用可以忽略不計,而表面處理方式略有影響,起決定性作用的是涂層種類,且13-2涂層性能最佳,TS96-71涂層次之,高固分涂層最差。通過對涂層進行紅外光譜和微觀形貌分析,得到涂層在沙漠環(huán)境中的失效機理：紫外線輻射使涂層發(fā)生化學鍵斷鍵,產(chǎn)生光老化現(xiàn)象；風沙沖蝕導致涂層產(chǎn)生沖蝕坑和形成裂紋,涂層材料不斷流失。通過對涂層硬度和彈性模量的大小與涂層體積沖蝕率、涂層失效等級的比較,發(fā)現(xiàn)硬度和彈性模量數(shù)值大的涂層在沙漠環(huán)境中體積沖蝕率大,失效程度嚴重。
【關(guān)鍵詞】：涂層防護體系 紫外暴曬 沙塵試驗 失效等級 力學性能
【學位授予單位】：北京化工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG174.4
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-15
• 符號說明15-16
• 第一章 緒論16-28
• 1.1 腐蝕的危害及其應對措施16-17
• 1.2 涂層在腐蝕與防護中的應用17
• 1.3 涂層防護機理簡介17
• 1.4 涂層防護體系的應用17-18
• 1.5 涂層加速試驗研究18-22
• 1.5.1 涂層加速試驗方法18-20
• 1.5.2 涂層加速試驗后的失效分析與評價20-22
• 1.6 沙漠環(huán)境中涂層失效行為研究現(xiàn)狀22-25
• 1.6.1 沙漠環(huán)境特點介紹22-23
• 1.6.2 紫外輻射對涂層失效的研究現(xiàn)狀23
• 1.6.3 風沙沖蝕對涂層失效的研究現(xiàn)狀23-25
• 1.6.4 其他環(huán)境因素影響研究25
• 1.7 本論文的技術(shù)路線、研究內(nèi)容和意義25-28
• 1.7.1 本論文的技術(shù)路線25
• 1.7.2 本論文的研究內(nèi)容25-26
• 1.7.3 本論文的研究意義26-28
• 第二章 試驗部分28-38
• 2.1 試驗材料和環(huán)境譜28-31
• 2.1.1 有機涂層體系介紹28-29
• 2.1.2 沙粒粒徑組成和形貌分析29-30
• 2.1.3 加速試驗環(huán)境譜30-31
• 2.2 試驗裝置和儀器31-36
• 2.2.1 紫外失效試驗裝置31-32
• 2.2.2 吹沙試驗裝置32-33
• 2.2.3 其他儀器和材料33-36
• 2.3 試驗方法36-38
• 2.3.1 失光分析法36
• 2.3.2 失重和減厚分析36-37
• 2.3.3 涂層形貌及EDS能譜分析37
• 2.3.4 涂層成分分析37
• 2.3.5 涂層附著力測試37
• 2.3.6 電化學阻抗測試37
• 2.3.7 納米壓入測試37-38
• 第三章 涂層在沙漠環(huán)境中的失效過程研究38-50
• 3.1 涂層失光率的變化過程38-39
• 3.2 涂層重量損失過程39-41
• 3.3 涂層厚度變化過程41-43
• 3.4 涂層電化學行為變化過程43-46
• 3.4.1 高固分涂層電化學行為變化過程43-45
• 3.4.2 13-2涂層電化學行為變化過程45
• 3.4.3 TS96-71涂層電化學行為變化過程45-46
• 3.5 涂層形貌變化過程46-48
• 3.6 本章小結(jié)48-50
• 第四章 涂層在沙漠環(huán)境中的試驗結(jié)果分析50-62
• 4.1 涂層微觀形貌結(jié)果分析50-52
• 4.1.1 高固分涂層微觀形貌分析50-51
• 4.1.2 13-2涂層微觀形貌分析51
• 4.1.3 TS96-71涂層微觀形貌分析51-52
• 4.2 涂層附著力結(jié)果分析52-56
• 4.2.1 硫酸陽極化與硼硫酸陽極化的對比53-55
• 4.2.2 離子鍍鋁與鈦合金陽極化的對比55-56
• 4.3 涂層電化學結(jié)果分析56-60
• 4.4 本章小結(jié)60-62
• 第五章 涂層失效等級評定及驗證62-72
• 5.1 涂層失效等級評定參數(shù)的選取62-65
• 5.2 失效等級單項指標權(quán)重的求解65-68
• 5.2.1 確定單項評定指標及其重要順序66
• 5.2.2 構(gòu)造兩兩判斷矩陣66-67
• 5.2.3 進行一致性檢驗67
• 5.2.4 失效等級評定公式的確立67-68
• 5.3 失效等級評定結(jié)果68-70
• 5.3.1 鈦基材下涂層失效等級評定結(jié)果68-69
• 5.3.3 鋁基材下涂層失效等級評定結(jié)果69
• 5.3.4 鋼基材下涂層失效等級評定結(jié)果69-70
• 5.4 電化學阻抗法對評定等級結(jié)果的驗證70-71
• 5.5 本章小結(jié)71-72
• 第六章 涂層在沙漠環(huán)境中的失效機理研究72-82
• 6.1 EDS能譜分析72-74
• 6.2 涂層光失效失效機理研究74-76
• 6.3 涂層風沙沖蝕機理研究76-81
• 6.4 本章小結(jié)81-82
• 第七章 涂層力學性能參數(shù)與涂層失效程度的關(guān)系82-90
• 7.1 納米壓痕方法簡介82-83
• 7.2 涂層硬度和彈性模量的求取83-87
• 7.3 涂層力學性能參數(shù)與涂層失效程度的關(guān)系87-88
• 7.4 本章小結(jié)88-90
• 第八章 結(jié)論與展望90-92
• 8.1 結(jié)論90-91
• 8.2 展望91-92
• 參考文獻92-96
• 致謝96-98
• 研究成果及發(fā)表的學術(shù)論文98-100
• 作者和導師簡介100-102
• 碩士研究生學位論文答辯委員會決議書102-103

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 張三平,蕭以德;應重視西部環(huán)境對材料的腐蝕——西部環(huán)境腐蝕狀況調(diào)查[J];材料保護;2002年07期

2 劉金和;張雅琴;劉慕懿;胡喜艷;雍興躍;;有機涂層在模擬沙漠大氣環(huán)境下的加速試驗研究[J];表面技術(shù);2014年04期

3 周小敏;劉鈞泉;;有機涂層使用壽命探討[J];裝備環(huán)境工程;2010年01期

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本文編號：1011662