Fe基非晶态涂层的制备及其组织性能研究

摘要

本文采用两种电弧喷涂方法结合粉芯丝材制备了Fe基非晶合金涂层，借助扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）和能谱仪（EDS）等研究手段对制得的涂层的微观组织形貌，相结构及孔隙率进行了分析，并测试分析了涂层的显微硬度、摩擦磨损以及电化学腐蚀等性能。
　　在扫描电镜下观察，涂层为典型的层状结构，由变形扁平粒子相互搭接而成，涂层与基体的结合以机械结合为主。超音速电弧喷涂涂层组织致密，层状粒子堆叠紧密，存在少量孔隙。普通电弧喷涂涂层局部存在较多的缺陷，如凹陷、微裂纹等。XRD结果证明两种电弧方法制备的涂层在喷涂过程中发生部分晶化，涂层大部分还是非晶成分。
　　对基体和涂层进行了常温下在不同转速和载荷下的干摩擦测试，结果表明涂层的摩擦系数均较小，20钢的磨损机制为粘着磨损，涂层在粒子脱落之前涂层的失效形式是疲劳磨损，在粒子脱落之后的失效形式就为磨粒磨损。
　　对20钢及两种方法制备的涂层分别在3.5％NaCl、模拟酸性土壤溶液中进行了电化学腐蚀测试，得到了三者的极化曲线，电化学阻抗谱，并通过拟合得到了其电化学参数。分析结果表明，超音速电弧喷涂制备的Fe基非晶合金涂层在两种溶液中自腐蚀电位最低，电化学反应电阻最高，其耐腐蚀最好。

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第一章 绪论

1.1 前言

1.2 Fe基非晶合金的概述

1.3 热喷涂Fe基非晶合金涂层

1.3.1 热喷涂技术

1.3.2 铁基非晶合金涂层

1.4 超音速电弧喷涂技术

1.4.1 超音速电弧喷涂主要特点

1.4.2超音速电弧喷涂涂层的形成过程

1.4.3 超音速电弧喷涂的应用

1.5 主要研究内容

第二章 实验材料及研究方法

2.1 实验材料

2.2 喷涂设备

2.3 分析测试方法

2.3.1 X射线衍射（XRD）分析

2.3.2 扫描电子显微镜（SEM）分析

2.3.3 显微硬度测量

2.3.4 涂层孔隙率的测定

2.3.5 摩擦磨损试验

2.3.6 电化学腐蚀分析

第三章 涂层的制备及形貌分析

3.1 粉芯丝材的制备

3.1.1 丝材外皮的选择

3.1.2 粉芯丝材的拉制

3.2 涂层的制备及工艺

3.2.1 工艺流程

3.2.2 工艺参数

3.3 微观组织结构分析

3.3.1 涂层的物相分析

3.3.2 涂层的表面形貌及界面组织分析

第四章 涂层性能测试及分析

4.1 显微硬度

4.2 摩擦磨损

4.2.1 磨损的分类及机理

4.2.2 干摩擦实验结果与分析

4.3 涂层的电化学腐蚀行为

4.3.1 材料在3.5%NaCl溶液中的电化学腐蚀

4.3.2 材料在模拟酸性土壤溶液中的电化学腐蚀

第五章 结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文