真空熔结稀土镍基—金属陶瓷复合涂层高温及耐蚀性能的研究

摘要

本文采用真空熔结的方法在45<'＃>钢母材上获得稀土镍基一碳化钨复合涂层，借助SEM、X射线衍射和EDX研究了涂层横截面和纵截面的微观组织、涂层的相结构和母材与涂层界面处的组织特征，重点是通过对涂层的硬度、热磨损性能、热疲劳性能和耐腐蚀性能的考察评估，研究和讨论了适量的稀土La和碳化钨的加入对涂层的组织结构和性能的影响和作用机制。试验结果表明真空熔结Ni60A合金涂层在适量的碳化钨和稀土La介入后，涂层的组织结构、相的组成和各种性能都发生了显著的变化。表现为：真空熔结镍基涂层为镍基固溶体和分布在固溶体上的针状相、块状相，涂层与母材为良好的冶金结合；加入金属陶瓷颗粒WC后形成复合涂层，涂层的组织也随之发生变化，枝晶变的更加细小并出现了块状的WC相；添加稀土元素La的复合涂层减少了针状组织，使组织更加细小均匀，并析出了新的化合物，如Cr<,5>B<,3>；稀土La的加入改善了涂层和基体的界面状态，使得界面结合加牢固，纵截面处母材与涂层之间的过渡区域的显微硬度梯度变得较平缓，且在距界面0.40mm处出现峰值；涂层的热磨损性能、热疲劳性能和耐腐蚀性能都有明显的优化；稀土La的添加能使复合涂层的腐蚀电流减小，使腐蚀电位正移，提高了涂层的耐腐蚀性能，明显增大了电化学阻抗谱容抗弧半径，提高了涂层的电阻，涂层有优异的耐碱和盐溶液腐蚀的性能，耐酸性稍差。WC的含量对涂层耐蚀性的影响较复杂，需要对不同的介质具体分析。

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致谢

第一章绪论

1.1材料的表面技术

1.1.1使用表面技术的目的

1.1.2表面技术的分类

1.2几种常用的表面技术及其应用

1.2.1表面化学热处理

1.2.2电镀和气相沉积

1.2.3堆焊及热喷涂

1.2.4高密度能量表面强化

1.3真空熔结技术概述

1.3.1真空熔结基本原理与工艺过程

1.3.2真空熔结方法

1.3.3熔结过程中需要注意的几个问题

1.4稀土真空熔结

1.4.1稀土元素简介

1.4.2稀土元素的结构与性能特点

1.4.3稀土在表面处理领域的应用

1.4.4稀土真空熔结

1.5金属陶瓷颗粒-碳化钨

1.6小结

第二章试验材料和方法

2.1试验材料

2.2试验方法

2.2.1真空熔结方法

2.2.2真空熔结合金涂层组织的观察

2.2.3真空熔结合金涂层力学性能的测试

2.2.4真空熔结合金涂层的电化学和耐腐蚀性的考察

2.2.5真空熔结合金涂层耐热疲劳性能的考察

2.3试验仪器

第三章真空熔结稀土镍基-金属陶瓷复合涂层的组织结构

3.1真空熔结稀土Ni基-金属陶瓷复合涂层的显微组织

3.1.1真空熔结稀土Ni基-金属陶瓷复合涂层横截面的显微组织

3.1.2真空熔结稀土Ni基-金属陶瓷复合涂层纵截面的显微组织

3.2真空熔结稀土Ni基-金属陶瓷复合涂层的相结构

3.3分析与讨论

3.4结论

第四章真空熔结稀土镍基-金属陶瓷复合涂层的热磨损和热疲劳性能

4.1真空熔结镍基稀土涂层的硬度

4.2真空熔结涂层的耐热磨损性

4.2.1五种Ni基合金涂层在同一温度下的耐热磨损性

4.2.2不同温度下同一涂层的耐热磨损性

4.2.3磨痕分析

4.3真空熔结合金涂层的耐热疲劳性能

4.4分析与讨论

4.4.1 WC对Ni合金涂层硬度的影响机理

4.4.2稀土元素对Ni基涂层硬度的影响机理

4.4.3涂层热磨损机制

4.4.4 WC和稀土元素对涂层耐热磨损性能的作用机理

4.4.5稀土对真空熔结合金涂层耐热疲劳性能的影响

4.4.6 WC对真空熔结合金涂层耐热疲劳性能的影响

4.5小结

第五章真空熔结稀土镍基-金属陶瓷复合涂层的耐腐蚀性

5.1真空熔结合金涂层腐蚀的电化学行为

5.1.1涂层在酸、碱溶液中的腐蚀极化曲线

5.1.2涂层在NaCl溶液中的电化学阻抗谱

5.2真空熔结合金涂层在不同介质中的腐蚀失重

5.2.1真空熔结合金涂层在盐酸中的腐蚀测试

5.2.2真空熔结合金涂层在硫酸中的腐蚀测试

5.2.3真空熔结合金涂层在硝酸中的腐蚀测试

5.2.4真空熔结合金涂层在氢氧化钠溶液中的腐蚀测试

5.2.5真空熔结合金涂层在氯化钠溶液中的腐蚀测试

5.3分析与讨论

5.3.1电化学测试结果的分析

5.3.2浸泡腐蚀结果的分析

5.4结论

第六章结论

参考文献

撰写及发表论文情况