316L不锈钢表面强化及磨蚀性能研究

发布时间：2017-05-07 20:04

  本文关键词：316L不锈钢表面强化及磨蚀性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：316L不锈钢是典型奥氏体不锈钢之一,其拥有良好的韧性、塑性及耐腐蚀性能,被广泛应用于石油化工、航海、能源开发等领域。但在长期服役的过程中,其表面极易受到环境介质的侵蚀与破坏,其中包括严重的冲刷腐蚀和空泡腐蚀现象。所以,对316L奥氏体不锈钢表面进行改性处理,进而增强其表面硬度和抗磨蚀性能显得尤为重要。随着化学表面热处理、等离子堆焊和真空熔覆技术的发展,为316L不锈钢表面强化涂层的制备、修复及再制造提供了有效的途径。本文选用B-RE共渗、等离子堆焊以及真空熔覆技术在316L不锈钢表面制备B-RE共渗层和Colmonoy 75与88系列合金改性层。利用扫描电子显微镜、能谱仪、X-射线衍射仪等对改性层的显微组织形貌、成分及结构进行分析,采用数显显微硬度计对改性层硬度进行分析。同时采用摩擦磨损及在3.5%NaCl溶液中的空泡腐蚀和固-液双相流冲刷腐蚀试验,对改性层的耐腐蚀和磨蚀性能进行了系统的分析研究。试验结果表明,B-RE共渗层组织致密,齿形较为平坦,表层为一薄层单一FeB相,内层为Fe2B、Cr7C3以及基体相γ-Fe,并出现Cr元素富集现象;共渗层显微硬度梯度变化较大,平均显微硬度约为1654HV,摩擦磨损相对耐磨性为10.43,主要磨损机制为磨粒磨损;其空泡腐蚀性能与冲刷腐蚀性能均明显提高,均为基材的10倍以上。Colmonoy 75与88合金等离子堆焊层与真空熔覆层中组织致密,分布均匀,合金改性层与基材界面处均出现冶金结合过渡层,Colmonoy 75与88合金改性层主要由γ-Ni、FeNi3、Cr的碳化物和硼化物以及WC等相组成,WC相呈块状弥散分布于整个改性层中。Colmonoy 75与88合金等离子堆焊层的相对耐磨性分别为11.68与53.09;其空泡腐蚀性能与冲刷腐蚀性能优异,而Colmonoy 88等离子堆焊层更为优异,空蚀与冲蚀性能分别为基材的5倍和25倍以上。Colmonoy 75与88合金真空熔覆层的相对耐磨性分别为36.5与38.93;两种合金真空熔覆层均表现出良好的空泡腐蚀性能与冲刷腐蚀性能,研究表明Colmonoy 88等离子堆焊层的综合性能最为优异。
【关键词】：316L不锈钢 B-RE共渗 等离子堆焊 真空熔覆 磨蚀性能
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG174.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-18
• 1.1 316L不锈钢简介9-10
• 1.2 渗硼技术简介10-11
• 1.2.1 渗硼技术原理10-11
• 1.2.2 渗硼技术的分类11
• 1.2.3 渗硼技术研究现状11
• 1.3 等离子堆焊技术介绍11-15
• 1.3.1 等离子堆焊技术概述11-12
• 1.3.2 等离子堆焊技术分类12-13
• 1.3.3 等离子堆焊技术工艺参数13-14
• 1.3.4 等离子堆焊技术发展现状14-15
• 1.4 真空熔覆技术介绍15-16
• 1.4.1 真空熔覆技术概述15
• 1.4.2 真空熔覆涂层特性15-16
• 1.4.3 真空熔覆技术分类16
• 1.5 课题研究的意义与目的16-18
• 1.5.1 课题研究的意义16-17
• 1.5.2 课题研究的目的17-18
• 第2章 试验材料及研究方法18-25
• 2.1 试样材料18-19
• 2.1.1 基体材料18
• 2.1.2 B-RE共渗材料设计18
• 2.1.3 等离子堆焊及真空熔覆材料设计18-19
• 2.2 改性层的制备19-21
• 2.2.1 B-RE共渗层的制备19
• 2.2.2 等离子堆焊层的制备19-20
• 2.2.3 真空熔覆层的制备20-21
• 2.3 检测方法21-25
• 2.3.1 显微组织形貌及成分分析方法21
• 2.3.2 改性层相结构分析21
• 2.3.3 显微硬度及摩擦磨损性能分析方法21-22
• 2.3.4 电化学腐蚀性能分析方法22-23
• 2.3.5 空泡腐蚀性能检测方法23
• 2.3.6 固-液双相流冲刷腐蚀性能检测方法23-25
• 第3章 试验结果与分析25-64
• 3.1 B-RE共渗层的组织与性能25-37
• 3.1.1 B-RE共渗层组织形貌及相结构25-27
• 3.1.2 B-RE共渗层摩擦磨损性能27-29
• 3.1.3 B-RE共渗层空泡腐蚀性能29-34
• 3.1.4 B-RE共渗层固-液双相流冲刷腐蚀性能34-37
• 3.2 Colmonoy合金等离子堆焊层组织与性能37-52
• 3.2.1 Colmonoy合金等离子堆焊层组织形貌及相结构37-41
• 3.2.2 Colmonoy合金等离子堆焊层摩擦磨损性能41-45
• 3.2.3 Colmonoy合金等离子堆焊层空泡腐蚀性能45-49
• 3.2.4 Colmonoy合金等离子堆焊层固-液双相流冲刷腐蚀性能49-52
• 3.3 Colmonoy合金真空熔覆层组织与性能52-64
• 3.3.1 Colmonoy合金真空熔覆层组织形貌及相结构52-54
• 3.3.2 Colmonoy合金真空熔覆层摩擦磨损性能54-57
• 3.3.3 Colmonoy合金真空熔覆层空泡腐蚀性能57-60
• 3.3.4 Colmonoy合金真空熔覆层固-液双相流冲刷腐蚀性能60-64
• 第4章 结论64-65
• 参考文献65-69
• 在学研究成果69-70
• 致谢70

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本文编号：350486