真空熔结稀土镍基—金属陶瓷复合涂层高温及耐蚀性能的研究

论文摘要

本文采用真空熔结的方法在45#钢母材上获得稀土镍基—碳化钨复合涂层，借助SEM、X射线衍射和EDX研究了涂层横截面和纵截面的微观组织、涂层的相结构和母材与涂层界面处的组织特征，重点是通过对涂层的硬度、热磨损性能、热疲劳性能和耐腐蚀性能的考察评估，研究和讨论了适量的稀土La和碳化钨的加入对涂层的组织结构和性能的影响和作用机制。试验结果表明真空熔结Ni60A合金涂层在适量的碳化钨和稀土La介入后，涂层的组织结构、相的组成和各种性能都发生了显著的变化。表现为：真空熔结镍基涂层为镍基固溶体和分布在固溶体上的针状相、块状相，涂层与母材为良好的冶金结合；加入金属陶瓷颗粒WC后形成复合涂层，涂层的组织也随之发生变化，枝晶变的更加细小并出现了块状的WC相；添加稀土元素La的复合涂层减少了针状组织，使组织更加细小均匀，并析出了新的化合物，如Cr5B3；稀土La的加入改善了涂层和基体的界面状态，使得界面结合加牢固，纵截面处母材与涂层之间的过渡区域的显微硬度梯度变得较平缓，且在距界面0.40mm处出现峰值；涂层的热磨损性能、热疲劳性能和耐腐蚀性能都有明显的优化；稀土La的添加能使复合涂层的腐蚀电流减小，使腐蚀电位正移，提高了涂层的耐腐蚀性能，明显增大了电化学阻抗谱容抗弧半径，提高了涂层的电阻，涂层有优异的耐碱和盐溶液腐蚀的性能，耐酸性稍差。WC的含量对涂层耐蚀性的影响较复杂，需要对不同的介质具体分析。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 致谢
• 第一章 绪论
• 1.1 材料的表面技术
• 1.1.1 使用表面技术的目的
• 1.1.2 表面技术的分类
• 1.2 几种常用的表面技术及其应用
• 1.2.1 表面化学热处理
• 1.2.2 电镀和气相沉积
• 1.2.3 堆焊及热喷涂
• 1.2.4 高密度能量表面强化
• 1.3 真空熔结技术概述
• 1.3.1 真空熔结基本原理与工艺过程
• 1.3.2 真空熔结方法
• 1.3.3 熔结过程中需要注意的几个问题
• 1.4 稀土真空熔结
• 1.4.1 稀土元素简介
• 1.4.2 稀土元素的结构与性能特点
• 1.4.3 稀土在表面处理领域的应用
• 1.4.4 稀土真空熔结
• 1.5 金属陶瓷颗粒-碳化钨
• 1.6 小结
• 第二章 试验材料和方法
• 2.1 试验材料
• 2.2 试验方法
• 2.2.1 真空熔结方法
• 2.2.2 真空熔结合金涂层组织的观察
• 2.2.3 真空熔结合金涂层力学性能的测试
• 2.2.4 真空熔结合金涂层的电化学和耐腐蚀性的考察
• 2.2.5 真空熔结合金涂层耐热疲劳性能的考察
• 2.3 试验仪器
• 第三章 真空熔结稀土镍基-金属陶瓷复合涂层的组织结构
• 3.1 真空熔结稀土Ni基-金属陶瓷复合涂层的显微组织
• 3.1.1 真空熔结稀土Ni基-金属陶瓷复合涂层横截面的显微组织
• 3.1.2 真空熔结稀土Ni基-金属陶瓷复合涂层纵截面的显微组织
• 3.2 真空熔结稀土Ni基-金属陶瓷复合涂层的相结构
• 3.3 分析与讨论
• 3.4 结论
• 第四章 真空熔结稀土镍基—金属陶瓷复合涂层的热磨损和热疲劳性能
• 4.1 真空熔结镍基稀土涂层的硬度
• 4.2 真空熔结涂层的耐热磨损性
• 4.2.1 五种Ni基合金涂层在同一温度下的耐热磨损性
• 4.2.2 不同温度下同一涂层的耐热磨损性
• 4.2.3 磨痕分析
• 4.3 真空熔结合金涂层的耐热疲劳性能
• 4.4 分析与讨论
• 4.4.1 WC对Ni合金涂层硬度的影响机理
• 4.4.2 稀土元素对Ni基涂层硬度的影响机理
• 4.4.3 涂层热磨损机制
• 4.4.4 WC和稀土元素对涂层耐热磨损性能的作用机理
• 4.4.5 稀土对真空熔结合金涂层耐热疲劳性能的影响
• 4.4.6 WC对真空熔结合金涂层耐热疲劳性能的影响
• 4.5 小结
• 第五章 真空熔结稀土镍基-金属陶瓷复合涂层的耐腐蚀性
• 5.1 真空熔结合金涂层腐蚀的电化学行为
• 5.1.1 涂层在酸、碱溶液中的腐蚀极化曲线
• 5.1.2 涂层在NaCl溶液中的电化学阻抗谱
• 5.2 真空熔结合金涂层在不同介质中的腐蚀失重
• 5.2.1 真空熔结合金涂层在盐酸中的腐蚀测试
• 5.2.2 真空熔结合金涂层在硫酸中的腐蚀测试
• 5.2.3 真空熔结合金涂层在硝酸中的腐蚀测试
• 5.2.4 真空熔结合金涂层在氢氧化钠溶液中的腐蚀测试
• 5.2.5 真空熔结合金涂层在氯化钠溶液中的腐蚀测试
• 5.3 分析与讨论
• 5.3.1 电化学测试结果的分析
• 5.3.2 浸泡腐蚀结果的分析
• 5.4 结论
• 第六章 结论
• 参考文献
• 撰写及发表论文情况