炮管外表面锈蚀机理及激光熔覆修复工艺研究
发布时间：2021-07-06 14:47
腐蚀是海上装备及设施面临的主要问题,其会造成金属结构的力学性能降低,寿命缩短,带来潜在的安全隐患。因此,提高耐蚀性的根本途径是阻隔化学原电池效应。传统的金属表面防腐措施之一是采用电镀铬,但是由于铬的热膨胀系数与金属基体热膨胀系数存在一定的差异,某些热工部件在高温高压循环载荷作用下,表面铬层会产生微裂纹,为海水侵蚀基体提供了通道,从而破坏了铬层的阻隔作用。近年来,为了加强环境保护,防止+6价铬离子的危害,传统的电镀技术逐渐被其他表面技术所取代。激光熔覆技术是一种新型的材料表面改性技术,它适用于各类金属的表面改性和修复,其原理是高能激光束在金属基体表面形成熔池,将通过送粉装置输送到熔池的金属粉末或事先预置于基体上的涂层熔化,然后快速凝固与基体形成冶金结合,具有涂层致密、可熔覆材料种类广泛、热变形和热影响区小效率高等优点。本文通过对锈蚀身管宏、微观的观察测量及锈蚀坑的分布规律统计研究分析了镀铬层身管外表面的锈蚀机理,自行设计模拟腐蚀实验研究并验证分析结果,并开展了激光熔覆Hastelloy C-276合金粉末的工艺研究,得到优化参数,制备出质量良好的熔覆层,对其显微组织、显微硬度、耐蚀性及力...
【文章来源】：河北科技大学河北省
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【图文】：
激光熔覆原理图
图 1-2 主要研究内容结构图主要研究内容如下：(1) 通过观察和测量等手段，对身管锈蚀状态进行了分析。将身管划分为若干区域，利用计算器和游标卡尺统计了每个区域锈蚀坑的个数及锈蚀面积和深度，分析其分布规律，根据观察和统计结果研究锈蚀坑的萌生、发展及形成的机理。(2) 为进一步研究镀铬层的形貌变化和基体的腐蚀历程，利用扫描电镜和 EDS对锈蚀坑微观腐蚀形貌进行观察与分析，获得了从锈蚀源的萌生到发展，以及锈蚀坑形成过程的典型特征。(3) 通过以上实验从宏观、微观角度对镀铬层身管锈蚀机理进行了研究分析。根据本项目条件，设计了两套海水腐蚀模拟实验，用以验证以上分析。两套实验方案分别是海水浸泡实验和电解加速腐蚀模拟实验。(4) 激光熔覆工艺研究。研究主要包括两三大部分：一是实验熔覆材料的选择，二是设计正交试验优化工艺参数的研究，三是熔覆层组织与性能的研究。选取熔覆材料要遵循以下原则，首先熔覆材料的熔点、热膨胀系数、导热系数、抗拉强度等物理参数与基体相近，从材料方面可以保证得到质量良好的熔覆层；其
2.1 引言本章对废旧身管表面镀铬层锈蚀特征进行深入分析和研究，揭示镀铬层剥落机制，为寻找代替电镀铬的表面涂层技术提供依据。铬作为防护性镀层在工业生产中占有举足轻重的地位。在空气中，镀铬层表面易生成氧化铬，氧化铬化学性质稳定，可以非常有效地减缓腐蚀速度，因此镀铬层具有很好的耐蚀性。但在海洋环境条件下，铬镀层表面的钝化膜会因环境中含有大量的盐雾而容易受到破坏而被腐蚀。在海洋环境中，存在多种腐蚀机制，诸如盐雾腐蚀、全浸腐蚀、冲刷腐蚀等，作为舰炮的冷却夹层，在非工作状态长期放置，会使身管处于盐雾或海水浸泡环境，造成盐雾腐蚀和海水腐蚀，我们首先从原始锈蚀宏观特征开始分析，观察其锈蚀形貌，分析其机理，其次从微观角度研究其锈蚀特征，最后总结锈蚀规律，为防护工作提供依据。2.2 锈蚀表面宏观形貌分析样件为身管的一部分，总长度为 1m，如图 2-1，左侧靠近弹膛区域，右侧靠近炮口区域，身管整体呈现亮银色，为镀铬层，黑色斑点为锈蚀坑。
【参考文献】：
期刊论文
[1]激光熔覆原位合成Mo2NiB2涂层工艺研究[J]. 胡肇炜,李文戈. 表面技术. 2017(08)
[2]选择性激光熔化技术研究现状及发展趋势[J]. 杨佳,郭洪钢,谭建波. 河北工业科技. 2017(04)
[3]海洋腐蚀防护的现状与未来[J]. 侯保荣,张盾,王鹏. 中国科学院院刊. 2016(12)
[4]基材表面粗糙度对镀铬层膜基结合性能的影响[J]. 张春华,何昭民,关锰,谭俊哲,林斌. 沈阳工业大学学报. 2016(03)
[5]45#钢表面激光熔覆自熔性镍基碳化钨粉末[J]. 张德强,张吉庆,郭忠娟. 表面技术. 2015(11)
[6]Monel合金表面激光熔覆镍基合金的组织及摩擦磨损性能[J]. 张松,周磊,郝玉喜,张春华,王东生,王茂才. 焊接学报. 2013(01)
[7]2738模具钢表面激光熔覆Ni基WC复合涂层的摩擦磨损性能[J]. 戴晟,左敦稳,黎向锋,程虎,方志刚,王珉,缪宏. 吉林大学学报(工学版). 2012(04)
[8]A100钢镀Cr防护技术在海洋环境下的腐蚀行为研究[J]. 汤智慧,刘鹏,王旭东,刘明,孙志华. 材料工程. 2011(09)
[9]合金成分对镍基合金激光熔覆涂层组织与性能的影响[J]. 董刚,严彪,邓琦林,余廷. 材料科学与工程学报. 2011(02)
[10]超音速火焰喷涂哈氏合金C-276涂层的显微结构与性能[J]. 黄科,邓运来,刘敏,邓春明,宋进兵. 材料研究与应用. 2010(03)
硕士论文
[1]船体钢海水全浸区腐蚀的室内模拟加速试验方法的研究[D]. 曾华波.湖南大学 2010
[2]等离子束表面冶金涂层的耐腐蚀性研究[D]. 王斐斐.山东科技大学 2008
[3]海洋环境中碳钢腐蚀速度软测量方法研究[D]. 唐晓.中国科学院研究生院（海洋研究所） 2003
本文编号：3268441
【文章来源】：河北科技大学河北省
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【图文】：
激光熔覆原理图
图 1-2 主要研究内容结构图主要研究内容如下：(1) 通过观察和测量等手段，对身管锈蚀状态进行了分析。将身管划分为若干区域，利用计算器和游标卡尺统计了每个区域锈蚀坑的个数及锈蚀面积和深度，分析其分布规律，根据观察和统计结果研究锈蚀坑的萌生、发展及形成的机理。(2) 为进一步研究镀铬层的形貌变化和基体的腐蚀历程，利用扫描电镜和 EDS对锈蚀坑微观腐蚀形貌进行观察与分析，获得了从锈蚀源的萌生到发展，以及锈蚀坑形成过程的典型特征。(3) 通过以上实验从宏观、微观角度对镀铬层身管锈蚀机理进行了研究分析。根据本项目条件，设计了两套海水腐蚀模拟实验，用以验证以上分析。两套实验方案分别是海水浸泡实验和电解加速腐蚀模拟实验。(4) 激光熔覆工艺研究。研究主要包括两三大部分：一是实验熔覆材料的选择，二是设计正交试验优化工艺参数的研究，三是熔覆层组织与性能的研究。选取熔覆材料要遵循以下原则，首先熔覆材料的熔点、热膨胀系数、导热系数、抗拉强度等物理参数与基体相近，从材料方面可以保证得到质量良好的熔覆层；其
2.1 引言本章对废旧身管表面镀铬层锈蚀特征进行深入分析和研究，揭示镀铬层剥落机制，为寻找代替电镀铬的表面涂层技术提供依据。铬作为防护性镀层在工业生产中占有举足轻重的地位。在空气中，镀铬层表面易生成氧化铬，氧化铬化学性质稳定，可以非常有效地减缓腐蚀速度，因此镀铬层具有很好的耐蚀性。但在海洋环境条件下，铬镀层表面的钝化膜会因环境中含有大量的盐雾而容易受到破坏而被腐蚀。在海洋环境中，存在多种腐蚀机制，诸如盐雾腐蚀、全浸腐蚀、冲刷腐蚀等，作为舰炮的冷却夹层，在非工作状态长期放置，会使身管处于盐雾或海水浸泡环境，造成盐雾腐蚀和海水腐蚀，我们首先从原始锈蚀宏观特征开始分析，观察其锈蚀形貌，分析其机理，其次从微观角度研究其锈蚀特征，最后总结锈蚀规律，为防护工作提供依据。2.2 锈蚀表面宏观形貌分析样件为身管的一部分，总长度为 1m，如图 2-1，左侧靠近弹膛区域，右侧靠近炮口区域，身管整体呈现亮银色，为镀铬层，黑色斑点为锈蚀坑。
【参考文献】：
期刊论文
[1]激光熔覆原位合成Mo2NiB2涂层工艺研究[J]. 胡肇炜,李文戈. 表面技术. 2017(08)
[2]选择性激光熔化技术研究现状及发展趋势[J]. 杨佳,郭洪钢,谭建波. 河北工业科技. 2017(04)
[3]海洋腐蚀防护的现状与未来[J]. 侯保荣,张盾,王鹏. 中国科学院院刊. 2016(12)
[4]基材表面粗糙度对镀铬层膜基结合性能的影响[J]. 张春华,何昭民,关锰,谭俊哲,林斌. 沈阳工业大学学报. 2016(03)
[5]45#钢表面激光熔覆自熔性镍基碳化钨粉末[J]. 张德强,张吉庆,郭忠娟. 表面技术. 2015(11)
[6]Monel合金表面激光熔覆镍基合金的组织及摩擦磨损性能[J]. 张松,周磊,郝玉喜,张春华,王东生,王茂才. 焊接学报. 2013(01)
[7]2738模具钢表面激光熔覆Ni基WC复合涂层的摩擦磨损性能[J]. 戴晟,左敦稳,黎向锋,程虎,方志刚,王珉,缪宏. 吉林大学学报(工学版). 2012(04)
[8]A100钢镀Cr防护技术在海洋环境下的腐蚀行为研究[J]. 汤智慧,刘鹏,王旭东,刘明,孙志华. 材料工程. 2011(09)
[9]合金成分对镍基合金激光熔覆涂层组织与性能的影响[J]. 董刚,严彪,邓琦林,余廷. 材料科学与工程学报. 2011(02)
[10]超音速火焰喷涂哈氏合金C-276涂层的显微结构与性能[J]. 黄科,邓运来,刘敏,邓春明,宋进兵. 材料研究与应用. 2010(03)
硕士论文
[1]船体钢海水全浸区腐蚀的室内模拟加速试验方法的研究[D]. 曾华波.湖南大学 2010
[2]等离子束表面冶金涂层的耐腐蚀性研究[D]. 王斐斐.山东科技大学 2008
[3]海洋环境中碳钢腐蚀速度软测量方法研究[D]. 唐晓.中国科学院研究生院（海洋研究所） 2003
本文编号：3268441
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