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FeNiCrAl合金涂层的成分设计、激光制备及腐蚀性能研究

李强  
【摘要】: 本论文以不锈钢表面改性为应用背景,采用激光熔覆技术在304不锈钢表面制备FeNiCrAl合金涂层。通过优化成分配比与工艺参数,以获得性能优良的涂层。并用X射线衍射分析(XRD)、扫描电子显微镜分析(SEM)以及电子探针分析(EPMA)等方法,对熔覆层的相、组织进行了表征。利用HVS-1000TM型显微硬度计对激光熔覆层的硬度进行了测量,并对熔覆过程中的反应进行了分析。 结果表明,在304不锈钢表面激光熔覆FeNiCrAl预置粉末,获得了无裂纹、孔洞等缺陷、厚度优良,且与基材呈冶金结合的涂层。制备的合金涂层主要组成相为γ-Fe固溶体。因为Al含量的差异分别存在FeAl和Fe_3Al相。熔覆层显微硬度曲线由硬度最高的熔覆层区、硬度中等的热影响区、硬度最低的基材区三部分组成;熔覆层显微硬度平均值达230HV,是基体材料的1.8倍。 针对所制试样,从浸蚀和电化学腐蚀二个方面进行耐蚀性能及其机理研究。将所制合金涂层与基体在混合酸:10%HCl+10%HNO_3及6%三氯化铁溶液中进行浸泡腐蚀,浸泡为90℃。并对浸泡腐蚀后的试样进行腐蚀形貌分析和等级评定。结果表明,合金涂层的抗腐蚀性能明显优于基体。 通过测定合金涂层与基体在硫酸以及3.5%NaCl溶液中的阳极极化曲线和循环阳极极化曲线,获得不同成分的合金涂层在相同电解质中的腐蚀电位、腐蚀电流、致钝电位、维钝电流与塔菲尔斜率倒数的变化,对合金中所添加Al元素的耐蚀作用进行了较全面地分析。结果表明,Al元素的加入提高了涂层的抗腐蚀性。在硫酸与3.5%NaCl溶液中合金涂层的耐腐蚀性远优于基体,且2.5%Al含量的合金涂层耐蚀性最强。


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