不锈钢表面氩弧熔化注射NiCr-Cr3C2的研究

论文摘要

为增加不锈钢的使用范围,提高不锈钢在特定环境的使用寿命本文采用氩弧熔化注射技术在不锈钢钢表面成功制作了低成本的NiCr-Cr3C2表层复合材料。采用SEM、XRD及EDS对熔化注射层组织及成分进行分析,对复合材料层显微硬度进行测量,采用自制的冲刷腐蚀磨损实验机测量了熔化注射层的耐冲刷腐蚀磨损性能,测定了熔化注射层的极化曲线,采用静态腐蚀的办法,对熔化注射层的耐点蚀性能进行测试。实验结果表明,氩弧熔化注射NiCr-Cr3C2表层复合材料成型良好、无宏观缺陷,熔化注射层与母材为冶金结合。氩弧熔化注射NiCr-Cr3C2熔化注射层组织复杂,由Cr3C2、Cr7C3、M7C3、铁镍固溶体等相组成。复合材料层不同区域组织形貌差别不大,只是碳化物及析出物的生长情况稍微有不同。中部生长密度较大,底部生长较粗壮。并且发现碳化物生长进母材部分熔化区的晶界中。熔化注射层的平均显微硬度约为1086.19HV左右,远远高于母材硬度值。在相同的冲刷腐蚀磨损条件下,熔化注射层的磨损量远远小于母材,具有很强的耐冲刷腐蚀磨损性能。熔化注射层中所形成的“软夹硬”的组织结构极大的增强了其耐磨性能。而注入颗粒中NiCr熔化后,使融化注射层的耐腐蚀性能增强。极化曲线的测定从电化学角度分析并确定了熔化注射层比母材不锈钢更耐腐蚀。而在相同的腐蚀条件下,熔化注射层的耐点蚀性能明显优于母材的耐点蚀性能;加入Cr能提高母材金属的电极电位,减少微电池的数目,可有效的提高不锈钢的耐点蚀性;熔化注射层中有大量的未溶Cr3C2颗粒以及富铬的碳化物M7C3,一方面它们本身耐腐蚀,另一方面它们的存在也能减少原电池的数量,降低了原电池的电动势,使其耐腐蚀性能提高。

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摘要

Abstract

第1章绪论

1.1 课题背景

1.2 国内外研究现状

3C₂系列陶瓷材料的应用'>1.2.1 NiCr-Cr₃C₂系列陶瓷材料的应用

1.2.2 表层复合材料制备技术发展概况

1.3 本课题主要研究内容

第2章实验设备材料、工艺及研究方法

2.1 实验材料

2.2 氩弧熔化注射设备与工艺

2.2.1 氩弧熔化注射设备

2.2.2 氩弧熔化注射工艺

2.3 组织成分分析方法

2.3.1 熔化注射层X射线物相分析

2.3.2 金相试样的制备及观察

2.4 性能分析方法

2.4.1 熔化注射层维氏硬度测量

2.4.2 熔化注射层腐蚀磨损实验

2.4.3 熔化注射层极化曲线实验

2.4.4 熔化注射层静态耐点蚀实验

2.5 本章小结

第3章不锈钢氩弧熔化注射层组织分析

3.1 单道熔化注射层组织分析

3.1.1 熔化注射层上部组织

3.1.2 熔化注射层中部组织

3.1.3 熔化注射层底部组织

3.1.4 熔化注射层底部母材部分熔化区组织

3.1.5 单道熔化注射层组织特点与分析

3.2 多道熔化注射层组织分析

3.2.1 多道熔化注射层搭接区域上部组织

3.2.2 多道熔化注射层搭接区域中部组织

3.2.3 多道熔化注射层搭接区域底部组织

3.2.4 多道熔化注射层搭接区域母材部分熔化区组织

3.2.5 多道熔化注射层组织特点

3.3 本章小结

第4章不锈钢氩弧熔化注射层性能分析

4.1 不锈钢氩弧熔化注射层维氏硬度

4.2 不锈钢氩弧熔化注射层极化曲线测定

4.2.1 极化曲线测定原理

4.2.2 实验数据及分析

4.3 不锈钢氩弧熔化注射层点蚀实验

4.3.1 点蚀实验原理

4.3.2 实验数据及分析

4.4 不锈钢氩弧熔化注射层冲刷腐蚀磨损

4.4.1 冲刷腐蚀磨损实验原理

4.4.2 实验数据及分析

4.5 本章小结

结论

参考文献

致谢

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