上海交通大学：《环境与健康》课程教学资源（学习展示）多灾多难的海洋生物与自食恶果的人类

• 以海港为基地 • 以海洋为活动舞台 • 以船舶为运输工具 • 以国际贸易货物为运输对象

采用光泽度、扫描电镜和傅里叶变换红外分析技术等研究了三元乙丙橡胶(EPDM)在西沙大气暴晒和室内加速老化试验条件下的表观形貌及结构的变化,探索了室内外老化表观性能的相关性.结果表明:盐雾试验条件下光泽度基本没有变化;荧光紫外试验中光泽度在开始阶段就快速下降,最后趋于平稳;在西沙大气暴晒条件下,初始阶段变化趋势并不明显,随着老化时间的增加,光泽度值下降.紫外-盐雾复合循环试验条件下光泽度变化趋势与西沙大气条件下相似,说明西沙大气暴晒试验和紫外-盐雾复合循环试验具有很好的相关性,基于光泽度分析,紫外-盐雾复合循环试验的加速倍数是25~26.红外光谱显示在西沙大气暴晒试验和紫外-盐雾复合试验中可能有β-二酮的生成,盐雾试验条件下没有β-二酮的生成

在西沙群岛高温、高湿的海洋大气环境下对Q235碳钢进行了3个月的暴晒实验,利用电子探针、激光拉曼等观察分析了暴晒后样品的锈层特征.结果表明:Q235碳钢暴晒1个月后迅速形成较厚的锈层,锈层疏松多孔,多裂纹;当暴晒3个月时,锈层却明显减薄.Q235碳钢在西沙暴晒1个月后形成的外层腐蚀产物主要是γ-FeOOH、β-FeOOH、α-FeOOH及少量Fe3O4等,而锈层内部主要为Fe3O4、γ-Fe2O3等铁的氧化物.暴晒3个月后,疏松锈层的内部电解液蒸发加剧,内层还原后的锈层重新被氧化,生成较多的FeOOH,同时部分γ-FeOOH转化成为α-FeOOH.Q235碳钢在西沙大气环境下的暴晒过程(也就是锈层的氧化还原反应的交替过程)中,钢基体不断地被腐蚀

采用电弧喷涂技术在Q235钢基体上制备了铝涂层,并用完整涂层和局部破坏涂层两种试样进行室内模拟浸泡腐蚀实验,腐蚀介质为3.5% NaCl水溶液,流速为0.6m·s-1,实验温度为50±1℃.结果表明:涂层局部破坏时的腐蚀速度与涂层完好时相差不大;铝涂层表面的均匀腐蚀并不严重,铝涂层的腐蚀主要是由于闭塞电池和活性-钝性腐蚀微电池的联合作用引起的局部腐蚀,主要类型为点蚀,且涂层层状剥落形成蚀坑;腐蚀介质到达基体时,将发生电偶腐蚀,铝涂层会作为牺牲阳极保护基体免受腐蚀

使用石英晶体微天平（QCM）并结合红外透射光谱（IRTS）研究了海洋大气环境和工业大气环境对金属Zn在薄液膜下大气腐蚀的影响.QCM试验表明:研究的几种电解质中,NaCl对Zn的腐蚀最严重,其次是（NH4）2SO4,NaNO3较弱,Na2CO3最轻微.结合红外光谱对腐蚀产物的分析,阐述了各种不同电解质条件下的腐蚀机理

通过SO2复合盐雾试验模拟工业污染海洋大气环境,结合有限元模拟分析、扫描电镜/能谱仪、光电子能谱分析等技术研究2024-T351铝合金在弹性应力区间的应力腐蚀开裂行为.结果表明:应力腐蚀开裂行为优先发生在2024-T351铝合金C型环的顶部应力集中区域;疏松的腐蚀产物层的形貌经历了由细棒状、团絮状到板块状的变化;试验6 h就可以监测到裂纹,进行到480 h的时候有贯穿裂纹形成,720 h的时候试样完全断裂;裂纹为穿晶和沿晶混合机制,主裂纹以穿晶机制沿C型环法线扩展,二次裂纹沿晶界扩展

海洋工程用特厚板钢通常要求具有良好的淬透性,合理设计此类钢化学成分是改善其淬透性的主要方法之一.传统钢成分设计大多以实验为主,耗费巨大.本文以热力学计算软件Thermo-Calc和材料性能计算软件JMat Pro为工具,采用计算、预测与实验相结合的研究模式,对含B微合金化特厚板钢进行成分优化,以期获得高淬透性能.使用Thermo-Calc计算了B微合金化钢的热力学平衡析出相.通过对析出相的析出温度、析出量及相间关系分析,阐述了此类钢的成分设计原则,给出了可获得高淬透性的B微合金化钢的设计成分.采用JMat Pro对设计钢淬透性进行预测,预测结果很好地说明了设计钢成分的合理性.经过淬透性实验和化学相分析,进一步肯定了优化设计结果.理论计算与实验结果表明高铝含量有利于改善硼微合金化钢淬透性

对钢结构而言，诸如海洋平台、船舶、桥梁、建筑和油气管线等，焊接后的性能直接决定了其服役寿命和安全性，重要性不言而喻.在针对焊接相关问题的研究中，焊接热影响区的韧性提升一直是重点和难点.焊接热影响区会经历高达1400℃的高温，从而形成粗大的奥氏体晶粒，如果焊接参数控制不当，不能通过后续冷却过程中的相变细化组织，就会造成韧性的降低.而多道次焊接的情况更为复杂，前一道次形成的粗晶区还会在后续焊接过程中经历二次热循环，从而形成链状M-A，造成韧性的急剧下降.本文旨在对一些现有焊接热影响区的相关研究结果进行总结，探讨母材的成分、第二相及焊接工艺等因素对热影响区微观组织和性能的影响，为低温环境服役的大型钢结构的焊接性能改善提供一些设计思路

镍铝青铜合金是铸造大型舰艇螺旋桨的主要材料,海洋污损生物在合金表面附着引起的pH值变化会加速镍铝青铜合金的腐蚀磨损,威胁到舰艇安全航行.采用冷喷涂技术制备了较为致密的镍铝青铜涂层,厚度约300 μm,利用扫描电镜、光学显微镜观察了涂层的微观形貌,重点研究了涂层在pH值分别为3、7和11,质量分数为3.5%的NaCl溶液中的电化学腐蚀性能和腐蚀磨损行为.实验结果表明:pH值为3的环境中,镍铝青铜基体发生了选相腐蚀,表面疲劳裂纹主要分布在富Cu的α相上,涂层上的犁削沟槽加深发生了磨粒磨损,涂层耐腐蚀性能优于基体;pH值为7的环境中,基体发生了黏着磨损,表面有片层状金属剥落,涂层中的孔隙收容了大量磨屑避免了剧烈的三体摩擦,表面犁削沟槽较浅,涂层致钝电位高于基体,耐腐蚀性能变差.pH值为11的环境中,基体发生了表面疲劳磨损,涂层磨痕上有较深的犁削沟槽,沟槽内有微裂纹,涂层耐腐蚀性能优于基体.总体来说,在不同pH值环境中,涂层由于在冷喷涂过程中发生了冷加工硬化并且涂层上的孔隙收容了磨屑,导致涂层的耐腐蚀磨损性能增强