中國冶金報社
記者 趙萍 攝影報道
圖為會場
在新材料科學競技場上，非晶合金涂層猶如一顆耀眼的新星，近年來備受國內(nèi)外關(guān)注。其擁有傳統(tǒng)晶態(tài)合金難以企及的高強度、卓越的耐腐蝕性、優(yōu)異的耐磨性，與其他材料結(jié)合后更展現(xiàn)出獨特的抗菌性能，使其在航空航天關(guān)鍵部件防護、高端醫(yī)療器械表面處理、水電機組耐磨耐蝕等領(lǐng)域被寄予厚望。目前，國內(nèi)已開發(fā)出鐵基、鋁基、銅基、鎳基、鈦基和鋯基等系列材料，其中鐵基非晶合金憑借低成本優(yōu)勢獲得快速發(fā)展。
9月20日，來自非晶合金涂層上下游產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)領(lǐng)域的業(yè)內(nèi)專家齊聚遼寧沈陽，在第二屆非晶合金涂層技術(shù)研究與產(chǎn)業(yè)發(fā)展研討會上圍繞非晶合金涂層的制備技術(shù)、性能調(diào)控、服役條件等內(nèi)容分享了各自最新研究進展，并就非晶合金涂層在多領(lǐng)域的應用前景進行展望。
為水電裝備抗蝕提供“硬核鎧甲”
水電裝備需在復雜水域環(huán)境中作業(yè)，包括河流、湖泊等自然水體，需適應不同水位、流速和流量變化，尤其是泥沙沖蝕影響非常大，常通過增加涂層來提高裝備使用壽命。然而，自然環(huán)境的復雜程度遠超預期。
與會專家介紹，水電機組尤其關(guān)注涂層材料的耐磨性，其中以水輪機耐泥沙磨蝕（磨損+空蝕）為典型代表。水輪機作為水電站的核心設備之一，內(nèi)部作業(yè)環(huán)境極其復雜。非晶合金涂層以“結(jié)構(gòu)致密化+動態(tài)自修復”的雙重特性，為解決該問題提供了方案。
目前，國內(nèi)科研團隊的試驗結(jié)果顯示，通過激光熔覆制備的非晶合金涂層取得較好耐磨蝕效果，但連接處受限于技術(shù)無法作業(yè)，正嘗試通過結(jié)構(gòu)化設計以解決這一問題。
同時，會議介紹了鐵基非晶合金涂層在NaOH（氫氧化鈉）等強堿性溶液中的二次鈍化現(xiàn)象，即隨著濃度的增加，涂層耐腐蝕性能下降，隨即出現(xiàn)短暫的涂層鈍化膜自修復情況，但二次鈍化時間較短。國內(nèi)科研團隊經(jīng)過實驗證實，氯離子主要攻擊夾雜物區(qū)域，氫氧根離子則帶來更嚴重的表面腐蝕，由此得出涂層成分中金屬和非金屬元素的比例決定了堿性條件下涂層的耐腐蝕性能。
與會專家還分享了空蝕和腐蝕的交互作用，進一步明確了非晶合金涂層在耐腐蝕上的最佳應用范圍，會議發(fā)出沒有“萬能涂層”的理性聲音。
風電與氫能領(lǐng)域防腐耐磨的破局利器
會議介紹，近年來，隨著噴涂工藝特別是超音速電弧噴涂技術(shù)的發(fā)展，非晶合金涂層在風電用緊固件、齒輪箱及氫能電解槽等關(guān)鍵部件上的應用研究取得顯著進展，為解決行業(yè)痛點帶來了曙光。
與會專家介紹，非晶合金復合涂層在耐磨測試中表現(xiàn)驚艷，磨損率較單一非晶合金涂層或傳統(tǒng)陶瓷涂層顯著降低，有望解決風電齒輪箱、軸承等重載部件的磨損“頑疾”。同時，非晶合金涂層因其本征的高耐蝕性、高導電性和可能的催化活性，可避免高壓氫致開裂風險，成為替代貴金屬理想候選材料。
在高溫防護領(lǐng)域引領(lǐng)涂層“革命”
高溫腐蝕防護一直是工業(yè)領(lǐng)域的痛點。傳統(tǒng)硅酸鹽基高溫涂料在600攝氏度以上環(huán)境中易因熱膨脹系數(shù)不匹配而剝落、脆化，且功能單一。國外高端產(chǎn)品長期壟斷市場，價格高昂。國內(nèi)科研團隊創(chuàng)新性地將非晶合金粉體引入基體材料，結(jié)合激光表面處理技術(shù)，開辟了高溫防護新路徑。
會議介紹，非晶合金粉末憑借無定形結(jié)構(gòu)無晶界遷移的特性，高溫下不易發(fā)生結(jié)構(gòu)崩解，可靠自身形態(tài)穩(wěn)定性抵御高溫。除實現(xiàn)涂料耐高溫外，其還能強化涂層與基材的結(jié)合力，同時在高溫環(huán)境中為基材提供抗沖刷、抗高溫腐蝕的主動防護，還可額外賦予涂層高硬度、優(yōu)異耐磨性，并提升涂層抗化學介質(zhì)(如酸性氣體)腐蝕的能力。
此外，非晶合金涂層在防污、防滑等領(lǐng)域顯示出巨大潛力。會議介紹，在優(yōu)化噴涂工藝獲得非晶復合涂層的同時，通過多通道噴涂技術(shù)實現(xiàn)復合涂層中成分比例的可調(diào)控，并引入抗菌性氧化態(tài)石墨烯等，大幅提升涂層的防污性能，還可通過控制相比例，進一步優(yōu)化涂層的耐磨損、耐腐蝕及吸波性能。在防滑方面，國內(nèi)目前處于實驗研發(fā)階段，離真正大規(guī)模應用還有一段距離，發(fā)展?jié)摿薮蟆?/div>
非晶合金涂層將迎來“智造”飛躍
盡管非晶合金粉末各項性能優(yōu)勢顯著，但經(jīng)不同制備工藝制成的涂層，其優(yōu)勢均有所減弱。國內(nèi)科研團隊在該方面做了大量詳實有效的工作。
會議介紹了制備非晶涂層重要方法之一的熱噴涂技術(shù)，包括超音速火焰噴涂技術(shù)、等離子噴涂、電弧噴涂、爆炸噴涂等。國內(nèi)科研團隊發(fā)現(xiàn)，熱噴涂工藝參數(shù)之間互相耦合、彼此影響，表明涂層性能和工藝參數(shù)之間的關(guān)系非單一線性關(guān)系，其復雜程度可想而知。基于此，該團隊利用機器學習算法，用于新材料設計合成、性能預測等，從上萬組擴展參數(shù)中預測得到了最優(yōu)工藝參數(shù)。
此舉一改依賴“試錯法”的傳統(tǒng)研發(fā)路徑，大量節(jié)省時間、資源，有助于加快新型高性能非晶合金涂層的發(fā)現(xiàn)與應用，實現(xiàn)非晶合金涂層的“智造”飛躍。
與此同時，國內(nèi)科研團隊正嘗試建立非晶合金材料研發(fā)數(shù)據(jù)庫，以確保實驗過程的完整復現(xiàn)性和數(shù)據(jù)的絕對可追溯性，也為研發(fā)提速奠定了基礎保障。
我們期待，非晶合金涂層加速從實驗室走向產(chǎn)業(yè)化應用，在高端制造、生命健康、新能源等領(lǐng)域綻放光彩，為提升重大裝備性能、保障人民健康生活提供強有力的“材料鎧甲”。
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第二屆非晶合金涂層技術(shù)研究與產(chǎn)業(yè)發(fā)展研討會在沈陽召開
中國冶金報社
記者 趙萍 攝影報道
圖為研討會現(xiàn)場
9月20日，第二屆非晶合金涂層技術(shù)研究與產(chǎn)業(yè)發(fā)展研討會在遼寧沈陽召開。與會代表一致看好非晶合金涂層在各領(lǐng)域的未來發(fā)展前景。
會上，中國電器工業(yè)協(xié)會非晶合金材料應用分會（簡稱中電協(xié)非晶分會）秘書長張華致開幕詞，中國科學院金屬研究（簡稱中科院金屬所）副所長黃糧，中科院金屬所研究員、非晶態(tài)合金涂層研究團隊負責人王建強致辭。中電協(xié)非晶合金標準化專業(yè)委員會主任委員宋一川參會。王建強、中國礦業(yè)大學程延海教授分別主持上、下午的會議。
會議介紹，非晶合金涂層是提升高端裝備關(guān)鍵部件服役性能、保障重大工程安全可靠的重要材料之一，具有卓越的耐腐蝕、耐磨損性能，在水電、風電、海洋、航天等極端環(huán)境中扮演著至關(guān)重要的角色，當前須加快推動非晶合金涂層材料產(chǎn)學研用協(xié)同發(fā)展。
中科院物理研究所研究員柳延輝、程延海、哈電集團首席科學家覃大清、東方電氣東方電機高級顧問尹國軍、同濟大學研究員陳波、中科院金屬所研究員鄭玉貴和副研究員張鎖德、東方潤鵬科技（北京）集團副董事長劉孟林、河海大學吳玉萍教授和吳林濤老師、上海海洋大學褚振華教授、遠景能源工程師閆瑞超、同濟大學副教授魏先順、重慶三峽油漆股份項目主管工程師徐本林、海洋化工研究院高級工程師白楊、沈陽工業(yè)大學副教授張偉等16位業(yè)內(nèi)專家圍繞非晶合金涂層工藝方案、性能評價、應用拓展等行業(yè)熱點做主旨報告。會場外還特別設置了非晶合金涂層相關(guān)應用展臺。
圖為與會代表在展臺前交流
會議同期還召開了非晶合金涂層標準提案立項座談會。9月19日，與會專家圍繞非晶合金涂層兩項團體標準及非晶合金涂層標準體系的相關(guān)內(nèi)容進行了交流探討，并在會前參觀了中科院金屬所產(chǎn)品展廳。
圖為座談會現(xiàn)場
圖為參觀現(xiàn)場
此次會議由中科院金屬所、中電協(xié)非晶分會聯(lián)合主辦，非晶中國大數(shù)據(jù)中心承協(xié)辦，來自國內(nèi)外非晶合金涂層上下游產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)的科研院所、高等院校、行業(yè)協(xié)會、生產(chǎn)企業(yè)等單位的近百名代表參會。
來源：中國冶金報-中國鋼鐵新聞網(wǎng)
編輯：張雨恬
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