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等离子喷涂铁基非晶合金涂层的组织及性能研究

郭远志  
【摘要】: 本文通过气雾化方法,制备了高质量的FeCrMoCB非晶合金粉末,并在多种基体表面通过等离子喷涂技术成功制备了FeCrMoCB非晶合金涂层,通过扫描电子显微镜观察了粉末、涂层粒子以及涂层的微观组织形貌,并测试分析了涂层的结合强度、摩擦磨损以及电化学腐蚀等性能。 在扫描电镜下观察,FeCrMoCB非晶合金粉末具有较好的球状外形,内部致密,没有孔洞。制得的等离子非晶合金涂层表面有热应力导致的微裂纹存在,涂层内部存在孔隙,孔隙率经测算约为7 %。通过对单一涂层颗粒的形貌观察,分析了涂层颗粒撞击基体的微观形貌,以及颗粒中气孔的形成机理。 通过观察涂层与基体结合处的显微形貌,判断涂层与基体的结合机制主要是简单的机械结合,单一涂层的结合强度达到27.93 MPa,满足一般工程要求。当采用NiAl过渡层时,涂层的结合强度提高了5 %,过渡层分别与基体和非晶合金涂层发生了局部的冶金化学反应。当过渡层为NiCrAl时,界面处有较多氧化物生成,使涂层的结合强度降低约20 %。 对基体和涂层进行了干摩擦测试,结果表明921A钢的磨损机制为粘着磨损,FeCrMoCB非晶合金涂层为磨粒磨损。在短距离摩擦磨损中,FeCrMoCB非晶合金涂层摩擦系数较小;当长距离磨损后,两者的摩擦系数趋于接近。 对921A钢、Ti-6Al-4V合金和FeCrMoCB非晶合金涂层进行了电化学腐蚀测试,得到三者在不同浓度的H_2SO_4溶液中的极化曲线,并通过拟合得到三种合金的电化学参数。分析结果表明在H_2SO_4溶液中,FeCrMoCB非晶合金涂层的耐腐蚀性最好。在不同浓度的H_2SO_4溶液中,FeCrMoCB非晶合金涂层在0.5 mol/L的溶液中表现出最佳的耐蚀性能,其次是4 mol/L以及1 mol/L。涂层在强酸溶液中,表面形成了具有高耐腐蚀性的钝化膜。


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