激光原位合成Ni/Al系金属间化合物覆层及其性能研究

论文摘要

本文采用激光熔覆技术在不锈钢基体表面原位合成Ni/Al系金属间化合物覆层,探讨了激光工艺参数对覆层质量的影响;研究了覆层的物相组成和显微组织结构;利用摩擦磨损试验机对覆层的摩擦磨损条件和不同温度段的摩擦磨损性能进行了测试,利用电化学工作站研究了覆层的耐腐蚀性能。试验结果表明,激光熔覆工艺参数对熔覆层的宏观形貌、微观组织及覆层性能有极大的影响。优化激光工艺参数可以在不锈钢基体表面原位合成Ni/Al系金属间化合物覆层。所得到熔覆层致密、组织细小均匀、稀释率低、硬度高且与基体实现了良好的冶金结合。摩擦磨损试验表明,Ni/Al系金属间化合物覆层的最佳摩擦条件为载荷5 N,滑动速度0.21 m/s。在不同温度下,Ni/Al系金属间化合物覆层均具有较好的摩擦磨损性能,在整个摩擦过程中摩擦系数均呈现出很好的稳定性,且摩擦系数值较小,同时磨损率也相对较小。在25℃至700℃温度区间内,覆层的摩擦学性能呈规律性变化,500℃时覆层表现良好的摩擦磨损性能。腐蚀试验表明,Ni/Al金属间化合物覆层具有良好的抗腐性能。覆层在3.5%NaCl溶液、1 mol/L NaOH溶液和1 mol/L HCl溶液中表现出不同的抗腐蚀性能和腐蚀机理。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 金属间化合物
• 1.2.1 金属间化合物概述
• 1.2.2 金属间化合物发展历史和研究现状
• 3Al 金属间化合物'>1.2.3 Ni₃Al 金属间化合物
• 3Al 金属间化合物的晶体结构'>1.2.3.1 Ni₃Al 金属间化合物的晶体结构
• 3Al 金属间化合物的性能'>1.2.3.2 Ni₃Al 金属间化合物的性能
• 1.2.4 NiAl 金属间化合物
• 1.2.4.1 NiAl 金属间化合物的晶体结构
• 1.2.4.2 NiAl 金属间化合物的性能
• 1.2.5 Ni/Al 系金属间化合物的制备方法
• 1.3 激光表面熔覆技术
• 1.3.1 激光工艺对熔覆层影响
• 1.3.2 激光熔覆技术的基体材料和熔覆材料
• 1.3.3 激光熔覆层的质量控制
• 1.3.4 激光熔覆技术的应用
• 1.4 选题意义及主要研究内容
• 3Al 金属间化合物覆层及其摩擦学性能'>第二章 激光原位合成Ni₃Al 金属间化合物覆层及其摩擦学性能
• 2.1 试验材料及仪器
• 2.1.1 试验材料
• 2.1.2 试验仪器
• 2.2 试验部分
• 2.2.1 覆层的制备
• 2.2.2 覆层的组织结构和性能表征
• 2.3 结果与讨论
• 3Al 金属间化合物覆层的相组成和组织结构'>2.3.1 Ni₃Al 金属间化合物覆层的相组成和组织结构
• 3Al 金属间化合物覆层的摩擦学性能'>2.3.2 Ni₃Al 金属间化合物覆层的摩擦学性能
• 2.3.2.1 摩擦试验条件的优化
• 3Al 金属间化合物覆层的摩擦磨损'>2.3.2.2 不同载荷下Ni₃Al 金属间化合物覆层的摩擦磨损
• 3Al 金属间化合物覆层的摩擦磨损'>2.3.2.3 不同滑动速度下Ni₃Al 金属间化合物覆层的摩擦磨损
• 3Al 金属间化合物覆层高温摩擦学性能'>2.3.2.4 Ni₃Al 金属间化合物覆层高温摩擦学性能
• 2.4 本章小结
• 第三章 激光原位合成NiAl 金属间化合物覆层及其摩擦学性能
• 3.1 试验材料及仪器
• 3.2 试验部分
• 3.2.1 覆层的制备
• 3.2.2 覆层的组织结构和性能表征
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 NiAl 金属间化合物覆层的相组成和组织结构
• 3.3.2 NiAl 金属间化合物覆层的摩擦学性能
• 3.3.2.1 摩擦试验条件的优化
• 3.3.2.2 不同载荷下NiAl 金属间化合物覆层的摩擦磨损
• 3.3.2.3 不同滑动速度下NiAl 金属间化合物覆层的摩擦磨损
• 3.3.2.4 NiAl 金属间化合物覆层高温摩擦学性能
• 3.4 本章小结
• 3Al 和NiAl 金属间化合物覆层的耐腐蚀性能'>第四章 Ni₃Al 和NiAl 金属间化合物覆层的耐腐蚀性能
• 4.1 试验部分
• 4.1.1 覆层的制备
• 4.1.2 覆层的结构与耐蚀性能测试
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 Ni/Al 系金属间化合物覆层的相组成和显微组织
• 3Al 金属间化合物覆层的耐腐蚀性能'>4.2.2 Ni₃Al 金属间化合物覆层的耐腐蚀性能
• 3Al 金属间化合物覆层在3.5% NaCl 中的耐腐蚀性能'>4.2.2.1 Ni₃Al 金属间化合物覆层在3.5% NaCl 中的耐腐蚀性能
• 3Al 金属间化合物覆层在1 mol/L HCl 中的耐腐蚀性能'>4.2.2.2 Ni₃Al 金属间化合物覆层在1 mol/L HCl 中的耐腐蚀性能
• 4.2.2.3 Ni3Al 金属间化合物覆层在 1 mol/L NaOH 中的耐腐蚀性能
• 4.2.3 NiAl 金属间化合物覆层的耐腐蚀性能
• 4.2.3.1 NiAl 金属间化合物覆层在 3.5% NaCl 中的耐腐蚀性能
• 4.2.3.2 NiAl 金属间化合物覆层在 1 mol/L HCl 中的耐腐蚀性能
• 4.2.3.3 NiAl 金属间化合物覆层在 1 mol/L NaOH 中的耐腐蚀性能
• 4.2.4 腐蚀过程分析
• 4.3 本章小结
• 第五章 结束语
• 参考文献
• 发表论文及申请专利
• 致谢