纳米颗粒增强Ni基耐蚀耐磨复合镀渗表面合金层的研究

论文摘要

316L不锈钢作为性能优良的奥氏体不锈钢之一,被广泛用于石油、化工、原子能、宇宙航行等很多工业部门。虽然它具有优良的耐蚀性,但其耐点蚀和应力腐蚀能力较差,而且其硬度较低,摩擦磨损性能较差,无法满足耐磨损腐蚀复合性能的要求。本文在综合分析目前众多的表面改性方法后,通过在316L不锈钢表面制备一层纳米颗粒增强的镍基合金层可以同时提高基体表面的耐蚀性和耐磨性能。本文研究了Al2O3、SiO2和SiC三种颗粒增强的镍基合金层的微观结构、相组成,对三种合金层、316L不锈钢基体和Ni-Cr-Mo-Cu多元共渗层在3.5%NaCl溶液和5%HCl溶液中进行了电化学性能测试,并在20%HCl溶液中进行了为期100小时的浸泡试验;在室温下进行摩擦磨损试验,测定其摩擦系数和失重;并对腐蚀和磨损试验结果进行分析。结果表明:Al2O3颗粒增强镍基合金层主要由γ-Ni相组成,复合镀渗合金层分为两层:表面为类似于源极Hastelloy C-2000的合金层,次表面为Ni刷镀层与基体的互扩散层,合金层与基体结合良好,无明显缺陷,元素呈梯度分布,Al2O3颗粒在高温下分解形成Ni3Al,合金层耐蚀性较基体略有提高,但仍低于Ni-Cr-Mo-Cu多元共渗层和快速镍复合镀渗层;其耐磨性有一定程度的提高,磨损后硬度明显提高。SiO2颗粒增强复合镀渗层主要由γ-Ni相组成,合金层中出现非晶态,其耐磨性和耐蚀性能均优于316L不锈钢基体、Ni-Cr-Mo-Cu多元共渗层。SiC颗粒增强复合镀渗层的相结构主要为γ-Ni相,SiC颗粒在合金层中分解并与周围元素形成化合物Cr6.5Ni2.5Si、Cr3C2和Cr23C6相,使得合金层虽然耐磨性有很大提高,但是耐蚀性降低,低于316L不锈钢基体和Ni-Cr-Mo-Cu多元共渗层。综合以上三种颗粒加入后合金层的耐腐蚀和耐磨损性能的对比研究,结果表明:SiO2颗粒增强复合镀渗层的综合性能最优。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 不锈钢概述
• 1.1.1 不锈钢的发展历史
• 1.1.2 不锈钢的分类
• 1.1.3 不锈钢的研究进展
• 1.2 表面工程概述
• 1.2.1 表面工程技术的发展历程
• 1.2.2 表面工程技术的作用及分类
• 1.2.3 不锈钢表面合金化技术
• 1.3 双层辉光离子渗金属技术
• 1.3.1 概述
• 1.3.2 双层辉光离子渗金属技术基本原理
• 1.3.3 双辉的物理基础
• 1.3.4 双层辉光离子渗金属技术的研究现状和进展
• 1.4 电刷镀技术
• 1.4.1 电刷镀原理
• 1.4.2 电刷镀技术研究现状与发展
• 1.5 课题的提出
• 1.5.1 课题提出的意义
• 1.5.2 课题的主要研究内容
• 第二章 试验材料与试验方案
• 2.1 试验设备、材料与样品制备过程
• 2.2 微观组织分析
• 2.3 性能分析
• 2O₃颗粒增强镍基合金层组织与性能分析'>第三章 纳米AL₂O₃颗粒增强镍基合金层组织与性能分析
• 3.1 本章提要
• 2O₃ 颗粒增强镍基复合镀渗合金层组织分析'>3.2 AL₂O₃颗粒增强镍基复合镀渗合金层组织分析
• 2O₃ 颗粒增强镍基复合镀渗合金层XRD 分析'>3.2.1 Al₂O₃ 颗粒增强镍基复合镀渗合金层XRD 分析
• 2O₃ 颗粒增强镍基复合镀渗合金层SEM 分析'>3.2.2 Al₂O₃ 颗粒增强镍基复合镀渗合金层SEM 分析
• 2O₃ 颗粒增强镍基复合镀渗合金层TEM 分析'>3.2.3 Al₂O₃ 颗粒增强镍基复合镀渗合金层TEM 分析
• 3.3 AL203 颗粒增强镍基复合镀渗合金层的腐蚀性能评定
• 2O₃ 颗粒增强镍基复合镀渗合金层在3.5%NaCl 溶液中的腐蚀性能'>3.3.1 Al₂O₃ 颗粒增强镍基复合镀渗合金层在3.5%NaCl 溶液中的腐蚀性能
• 2O₃ 颗粒增强镍基复合镀渗合金层在5%HCl 溶液中的腐蚀性能'>3.3.2 Al₂O₃ 颗粒增强镍基复合镀渗合金层在5%HCl 溶液中的腐蚀性能
• 2O₃颗粒增强镍基复合镀渗合金层在20%HCl 溶液中的浸泡试验结果'>3.3.3 Al₂O₃颗粒增强镍基复合镀渗合金层在20%HCl 溶液中的浸泡试验结果
• 2O₃ 颗粒增强镍基复合镀渗合金层的磨损性能评定'>3.4 AL₂O₃颗粒增强镍基复合镀渗合金层的磨损性能评定
• 3.5 小结
• 2颗粒增强镍基复合镀渗合金层组织与性能分析'>第四章 SIO₂颗粒增强镍基复合镀渗合金层组织与性能分析
• 4.1 本章提要
• 2 颗粒增强镍基复合镀渗合金层组织分析'>4.2 SiO₂颗粒增强镍基复合镀渗合金层组织分析
• 2 颗粒增强镍基复合镀渗合金层XRD 分析'>4.2.1 SiO₂ 颗粒增强镍基复合镀渗合金层XRD 分析
• 2 颗粒增强镍基复合镀渗合金层SEM 分析'>4.2.2 SiO₂ 颗粒增强镍基复合镀渗合金层SEM 分析
• 2 颗粒增强镍基复合镀渗合金层TEM 分析'>4.2.3 SiO₂ 颗粒增强镍基复合镀渗合金层TEM 分析
• 2 颗粒增强镍基复合镀渗合金层的腐蚀性能评定'>4.3 SiO₂颗粒增强镍基复合镀渗合金层的腐蚀性能评定
• 2 颗粒增强镍基复合镀渗合金层在3.5%NaCl 溶液中的腐蚀性能'>4.3.1 SiO₂ 颗粒增强镍基复合镀渗合金层在3.5%NaCl 溶液中的腐蚀性能
• 2 颗粒增强镍基复合镀渗合金层在5%HCl 溶液中的腐蚀性能'>4.3.2 SiO₂ 颗粒增强镍基复合镀渗合金层在5%HCl 溶液中的腐蚀性能
• 2 颗粒增强镍基复合镀渗合金层在20%HCl 溶液中的浸泡试验结果'>4.3.3 SiO₂ 颗粒增强镍基复合镀渗合金层在20%HCl 溶液中的浸泡试验结果
• 2 颗粒增强镍基复合镀渗合金层的磨损性能评定'>4.4 SiO₂颗粒增强镍基复合镀渗合金层的磨损性能评定
• 4.5 小结
• 第五章 SIC 颗粒增强镍基复合镀渗合金层组织与性能分析
• 5.1 本章提要
• 5.2 SIC 颗粒增强镍基复合镀渗合金层组织分析
• 5.2.1 SiC 颗粒增强镍基复合镀渗合金层XRD 分析
• 5.2.2 SiC 颗粒增强镍基复合镀渗合金层SEM 分析
• 5.2.3 SiC 颗粒增强镍基复合镀渗合金层TEM 分析
• 5.3 SIC 颗粒增强镍基复合镀渗合金层的腐蚀性能评定
• 5.3.1 SiC 颗粒增强镍基复合镀渗合金层在3.5% NaCl 溶液中的腐蚀性能
• 5.3.2 SiC 颗粒增强镍基复合镀渗合金层在5% HCl 溶液中的腐蚀性能
• 5.3.3 SiC 颗粒增强镍基复合镀渗合金层在20% HCl 溶液中的浸泡试验结果
• 5.4 SIC 颗粒增强镍基复合镀渗合金层的磨损性能评定
• 5.5 小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 硕士期间发表的论文