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《哈尔滨工业大学》 2009年
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热喷涂WC-Co/Cr与Al_2O_3/TiO_2涂层的盐溶液腐蚀行为研究

王振强  
【摘要】: 本课题采用热喷涂方法在45#钢表面制备了六种涂层,分别为WC-12Co、WC-CoCr、两种厚度不同的WC-10Co4Cr、传统Al_2O_3-13%TiO_2和纳米结构Al_2O_3-13%TiO_2涂层。通过试验分析研究了涂层的微观组织结构、力学性能、在3.5%NaCl溶液中的电化学腐蚀和浸泡腐蚀行为,诣在揭示这几种常见热喷涂涂层的腐蚀机理。 分析发现,WC-12Co涂层仅由WC和Co两相组成,颗粒状的WC在Co基体中呈弥散分布状态;WC-CoCr涂层微观组织结构复杂,包含大量的缺碳相和残余裂纹;两种WC-10Co4Cr涂层相组成同为WC、Co3W3C和Cr相,并且致密程度都很高;传统Al_2O_3-13%TiO_2涂层由γ-Al_2O_3和Al2TiO5相组成,具有典型的层状组织;纳米结构Al_2O_3-13%TiO_2涂层相组成为α-Al_2O_3、γ-Al_2O_3和Al2Ti7O15,具有双态分布结构。 硬度测试结果表明,较厚的WC-10Co4Cr涂层显微硬度值最高为1484HV0.3。截面压痕试验结果表明,WC-12Co和纳米结构Al_2O_3-13%TiO_2涂层的断裂韧性较高分别为4.56MPa·m1/2和3.94MPa·m1/2,前者的增韧机制为裂纹在双相组织中偏转,后者主要的增韧机制为裂纹在网状组织中钉扎或偏转和熔凝组织中的微裂纹增韧。 电化学腐蚀分析结果表明,六种热喷涂涂层的耐腐蚀性能远高于基体45#钢。较厚的WC-10Co4Cr涂层具有最高的腐蚀电位,纳米结构Al_2O_3-13%TiO_2涂层的腐蚀速率最低。文中对六种涂层的电化学腐蚀行为进行了初步分析。 浸泡腐蚀速率测试结果表明,WC-12Co涂层的腐蚀速率最大,纳米结构Al_2O_3-13%TiO_2涂层腐蚀速率最小。浸泡腐蚀行为分析结果表明,WC-12Co涂层中的WC颗粒和粘结相Co之间构成微观腐蚀电偶加快了Co的腐蚀速率;WC-CoCr涂层中的大量残余裂纹导致较严重的基体腐蚀;在两种WC-10Co4Cr涂层中游离态Cr的钝化起到延缓腐蚀的作用,并且致密的涂层组织有效地阻碍了腐蚀介质的侵蚀;传统Al_2O_3-13%TiO_2涂层中的层间裂纹、层内裂纹和联通孔隙构成了腐蚀介质的“通道”;纳米结构Al_2O_3-13%TiO_2涂层中的特殊组织结构对腐蚀介质的进入起到了障碍作用。
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TG174.442

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【参考文献】
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