碳钢表面激光熔覆金属陶瓷复合涂层研究

论文摘要

激光熔覆技术,是一种采用高能量激光束熔融包覆材料,并使它们凝结在基体材料上的表面改性技术。熔覆层往往具有高的强度、良好的加工性能、高的耐磨性、耐侵蚀性、耐热性等特点。因此,激光熔覆显示出了很多工程应用的可能,并成为了材料、冶金、机械等很多学科领域的重点研究方向之一[1,3]。本研究从熔覆材料的制备入手,采用了一种改进的共沉淀法,以ZrOCl2·8H2O、Ni（NO3）2·6H2O、Cr2O3和NH4HCO3为原料制备出前躯体,将其焙烧得到复合氧化物,将氧化物粉体在高温下还原得到NiCr-ZrO2复合材料。利用TG-DSC、XRD、激光粒度仪等现代分析技术对复合粉体的热物性、组成及粒度分布进行表征,并研究了复合材料热胀系数与其组成之间的关系。结果显示,随着复合材料中金属含量的增加,该材料的热胀系数相应增大。将复合粉体激光熔覆于碳钢表面。利用SEM观察涂层表面和剖面的显微组织形貌,利用XPS对熔覆层进行元素能谱分析及元素分布分析,发现随着熔覆层内金属含量的增加,涂层致密度增大,稀释率降低。采用浸泡失重实验和腐蚀电化学试验（交流阻抗和极化曲线）研究分析了激光熔覆涂层的抗腐蚀性能。试验结果表明:1.涂层的质量损失率随其金属含量的增加而降低。2.随着复合涂层中金属含量升高,涂层交流阻抗值增大,腐蚀电流密度减小,试样的耐蚀性增强。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1. 文献综述
• 1.1 激光熔覆技术的研究现状及其应用与发展
• 1.1.1 激光熔覆技术的研究现状
• 1.1.2 激光熔覆技术的应用与发展
• 1.2 熔覆材料的选择
• 1.2.1 主要熔覆材料
• 1.2.2 熔覆材料选择的原则
• 1.2.3 陶瓷熔覆材料的选取
• 1.2.4 熔覆材料的加入方法
• 1.3 激光熔覆工艺
• 1.3.1 激光熔覆工艺特点
• 1.3.2 激光熔覆主要工艺参数
• 1.3.3 激光熔覆现存的主要问题
• 1.4 选题意义与研究内容
• 2. NiCr-ZrO复合粉体的制备及性能表征
• 2.1 实验方法
• 2.1.1 实验药品与设备
• 2.1.2 粉体的制备
• 2.1.3 粉体性能的测定方法
• 2.2 粉体相关性能的检测与表征
• 2.2.1 热分析与焙烧制度的确定
• 2.2.2 粉体的粒度分布
• 2.2.3 粉体的XRD
• 2.2.4 热胀系数的测定与分析
• 2.3 小结
• 3 .激光熔覆涂层的制备及组织形貌分析
• 3.1 激光熔覆涂层的制备
• 3.2 涂层组织形貌观察与元素分析
• 3.2.1 涂层表面组织形貌与元素分析
• 3.2.2 涂层剖面组织形貌与元素分析
• 3.3 小结
• 4. 激光熔覆涂层耐蚀性能的测定
• 4.1 激光熔覆涂层在NaCl 溶液中的失重测试
• 4.2 激光熔覆涂层的腐蚀电化学测试与分析
• 4.2.1 电化学交流阻抗的测定与分析
• 4.2.2 极化曲线的测定与分析
• 4.3 激光熔覆涂层腐蚀形貌与腐蚀产物
• 4.4 小结
• 结论
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢