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2024-KJ(Z)-2-007碳化硅表面改性增强金属沉积层性能的研究及机理分析
日期:2025年01月06日    来源: 中国腐蚀与防护学会     分享:
获奖项目编号:2024-KJ(Z)-2-007
获奖项目名称:碳化硅表面改性增强金属沉积层性能的研究及机理分析
第一完成单位:黑龙江工程学院
项目联系人:宿辉
联系人电话:18646007428
联系人邮箱:18646007428@163.com
项目简介:

  本项目涉及材料表面与界面、材料失效与保护、金属材料等方面研究,由黑龙江工程学院和哈尔滨工程大学等合作完成,研究得到了国家自然科学基金、黑龙江省科技攻关项目、省自然科学基金、哈尔滨市应用技术研发项目(优秀学科带头人)、省教育骨干教师项目等12项课题资助。
  腐蚀、磨损是工程材料的主要失效方式,造成巨大的经济损失,而这些失效方式都与材料的表面状态密切相关。化学沉积是一种操作简单、环境友好的表面处理技术,为提高沉积层的性能,常加入(SiC)P作增强体,但(SiC)P的共价键与金属基体的金属键间的本质差别,导致界面的相容性差,颗粒易脱落,且超微(SiC)P易团聚等,这些瓶颈问题亟待解决。
  1.研究目的
  改善(SiC)P与金属相间的相容性,提高超微(SiC)P的分散性及稳定性等,进而提出一种高效、环保的增强金属(包括低碳钢、铝合金、镁合金)耐蚀、耐磨性能的技术方案及基础理论,揭示腐蚀特征及相关机理,以解决上述瓶颈问题,扩大应用范围。
  2.研究内容
  (1)(SiC)P表面化学修饰及结构表征发展了一种绿色、简单的化学沉积方法,实现微米、纳米(SiC)P表面的高质量修饰,揭示反应机理,实现可控生长、均匀分布,得到核壳结构碳化硅复合颗粒[简写为(Ni/SiC)P]。
  (2)低碳钢性能提高及结构表征提出(Ni/SiC)P为增强体,低碳钢表面耐蚀、耐磨复合沉积层构筑的新思路、新工艺,克服颗粒与基体间相容性差、易脱落、易团聚等难题,提高沉积层的性能,揭示反应机理,实现可控生长。
  (3)铝合金、镁合金性能提高及结构表征提出增强铝合金、镁合金耐蚀、耐磨性能的新方法。以(Ni/SiC)P为增强体,开发出铝合金、镁合金表面耐蚀、耐磨复合沉积层的液态制备新技术,揭示前驱液变化规律及沉积层生长机理,为铝合金、镁合金的性能提高及调控提供理论基础和实验依据。
  (4)相关机理揭示揭示金属的腐蚀特征,微观结构、力学性能和时效行为,阐明(Ni/SiC)P含量、界面效应、尺寸效应等对金属沉积层的增强机理,热力学及动力学机理等,为耐蚀、耐磨金属表面复合材料的设计、开发及性能调控提供理论基础,为绿色环保的提高金属耐蚀、耐磨性能提供科学依据。
  3.科学发现点
  以(SiC)P的表面物理和化学特性为依据,发展了现有的表面改性方法,制备出均匀、连续的核壳结构碳化硅复合粒子,揭示界面反应的相应机理。基于绿色化学沉积理念,提出增强铝合金、镁合金耐蚀、耐磨性能的新方法、新理论,以(Ni/SiC)P为增加体,在金属(低碳钢、铝合金、镁合金等)表面构筑兼具良好耐磨、耐蚀性能的复合沉积层,揭示前驱液变化规律及沉积层生长机理,阐明金属腐蚀的特征及(Ni/SiC)P含量、界面效应、尺寸效应等对沉积层性能的影响规律及增强机理等科学问题。
  4.科学价值
  本项目以现代材料物理与化学的基本理论为基础,提出(SiC)P表面修饰的新思想和新工艺,揭示性能的本质及界面相关机理。阐明金属腐蚀特征及影响因素,以(Ni/SiC)P为增强体,在金属表面构筑耐蚀、耐磨复合沉积层,揭示沉积层的构筑、生长机理、界面优化等科学问题,为复合颗粒增强铁基、铝基、镁基复合沉积层的设计、开发及性能调控提供理论基础和依据,助力高性能金属材料的研究与发展。
客观分析,课题组的工作被引用数千次,说明我们的工作具有重要的学术价值。根据引文评价,课题组提出的(SiC)P表面修饰、增强金属耐蚀、耐磨等综合性能的新思想,发现的新特性和机制在一定程度上指导了同行工作,对材料表面与界面、材料失效与保护科学技术的发展有积极的促进作用。
  5.同行引用及评价
  根据国内外学者的第三方引文评价及国家相关部门的技术检测报告、鉴定结论,本小组提出的“(SiC)P表面化学修饰及增强金属性能”的新思想和新方法、发现的新特性及相关界面机理,在相关学科具有一定的积极影响,相关成果在科学技术领域被国内外研究小组关注、积极引用和评价。
  涉及本项成果的学术论文有168篇,论文被SCI收录95次、被EI收录35次;授权发明专利36项;发表的论文被他引3633次,其中SCI他引2398次,他引学者分布在中、美、日、韩等国家。


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