镍铝青铜表面富镍合金化改性设计及其耐腐蚀性能
发布时间：2022-07-16 14:56
镍铝青铜合金由于具有优异的耐腐蚀性能和机械性能而被广泛应用于船用螺旋桨等海工装备,但由于该材料具有复杂的多相结构,易发生选相腐蚀,常导致部件的提前失效;同时作为广泛使用的螺旋桨材料,其海水腐蚀环境下的空泡腐蚀破坏也是较为突出的工程问题。由于腐蚀通常发生在与腐蚀介质接触的材料表面,因此寻求一种在镍铝青铜合金表面获得高耐静态腐蚀及空泡腐蚀性能的表面涂层改性方法,对于提高镍铝青铜螺旋桨部件的综合服役性能,具有重要的工程及经济意义。船用镍铝青铜螺旋桨主要是采用铸造镍铝青铜,在保障整体力学性能的同时,通过675℃热处理消除残余β相,进而提高其耐腐蚀性能。根据上述热处理温度,本文设计了一种镍铝青铜表面富镍扩散合金化的制备方法,以Ni/NAB扩散体系为研究对象,控制及调整Ni涂层厚度和热扩散工艺参数,获得了具有明显的Ni-Cu固溶体/Ni-Al-Cu层/NAB基体的分层结构。通过对富镍合金化层扩散过程的深入分析,揭示了Ni-Cu固溶区及Ni-Al-Cu层生长机制;对表面富镍合金化层的耐静态腐蚀性能、耐空泡腐蚀性能及机理进行了系统的研究工作。全文的主要研究结果如下:（1）在热处理温度为675℃时,通过...
【文章页数】：145 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 镍铝青铜合金的应用及研究现状
1.2.1 镍铝青铜合金的应用
1.2.2 镍铝青铜合金的研究现状
1.3 镍铝青铜合金的静态腐蚀及空泡腐蚀行为
1.3.1 镍铝青铜合金的静态腐蚀行为
1.3.2 镍铝青铜合金的空泡腐蚀行为
1.4 镍铝青铜合金表面改性技术研究现状
1.4.1 搅拌摩擦焊(FSP)
1.4.2 物理气相沉积技术(PVD)
1.4.3 超音速火焰热喷涂技术(HVOF)
1.4.4 激光表面处理
1.4.5 电沉积
1.5 扩散合金化改性涂层的研究现状
1.5.1 激光表面合金化
1.5.2 等离子体表面合金化
1.5.3 强流脉冲电子束合金化
1.5.4 离子注入
1.6 本论文的选题依据与主要内容
1.6.1 选题依据
1.6.2 主要研究内容
参考文献
第二章 实验材料与方法
2.1 引言
2.2 实验设计
2.2.1 设计思路
2.2.2 实验材料
2.2.3 工艺参数的选择
2.3 实验内容和方法
2.3.1 材料学表征
2.3.2 纳米压痕测试
2.3.3 静态腐蚀性能测试
2.3.4 空泡腐蚀性能测试
参考文献
第三章 富镍合金化改性层的组织结构及生长机制
3.1 引言
3.2 改性层的制备
3.2.1 温度对改性层的影响
3.2.2 热处理时间对改性层的影响
3.2.3 涂层厚度对改性层的影响
3.3 改性层的组织结构
3.3.1 逐层剥离法
3.3.2 金相组织分析
3.3.3 XRD分析
3.4 富镍合金化改性层形成的热力学分析
3.4.1 扩散过程的热力学分析
3.4.2 合金相形成的热力学分析
3.5 富镍合金化改性层形成的动力学分析
3.5.1 扩散系数
3.5.2 界面生长速率常数和激活能
3.6 改性层的生长机制分析
3.7 本章小结
参考文献
第四章 富镍合金化改性层的耐静态腐蚀性能
4.1 引言
4.2 梯度Ni-Cu层和Ni-Al-Cu层的耐静态腐蚀性能
4.2.1 电化学测试
4.2.2盐雾实验
4.2.3 腐蚀产物分析
4.3 梯度Ni-Cu层的耐静态腐蚀性能
4.3.1 电化学测试
4.3.2浸泡实验
4.4 梯度Ni-Cu层的耐静态腐蚀机制
4.4.1 钝化膜的生长
4.4.2 元素梯度变化对点蚀的抑制
4.5 本章小结
参考文献
第五章 富镍合金化改性层的耐空泡腐蚀性能
5.1 引言
5.2 富镍合金化改性层的硬度
5.3 Ni-Cu层和Ni-Al-Cu层的耐空泡腐蚀性能
5.4 Ni-Al-Cu层的耐空泡腐蚀性能
5.4.1 空泡腐蚀形貌观察
5.4.2 电化学测试
5.4.3 机械冲击和腐蚀的耦合作用
5.5 本章小结
参考文献
第六章 结论与创新
6.1 主要结论
6.2 主要创新
致谢
附录
【参考文献】：
期刊论文
[1]Cu-Al金属间化合物的形成与生长及其对电镀Cu/Al层状复合材料电性能的影响（英文）[J]. 张健,王斌昊,陈国宏,王若民,缪春辉,郑治祥,汤文明. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2016(12)
[2]镍铝青铜焊丝进行镁/镀锌钢板点焊的焊接性分析[J]. 曹睿,朱海霞,许庆伟,张海燕,林巧力,陈剑虹. 机械工程学报. 2016(24)
[3]抗空泡腐蚀涂层的研究进展[J]. 黄加强,代青华,汪洋,刘兰轩,刘秀生. 上海涂料. 2016(04)
[4]船体材料腐蚀与防护措施的研究进展[J]. 李婷,张耀武,吕岩,马坡. 广州化工. 2015(06)
[5]Developments in Processing of Functionally Gradient Metals and Metal–Ceramic Composites:A Review[J]. T.P.D.Rajan,B.C.Pai. Acta Metallurgica Sinica（English Letters）. 2014(05)
[6]镍铝青铜组织在热处理过程中的演变规律[J]. 金云学,都春燕,王磊. 特种铸造及有色合金. 2014(09)
[7]Synthesis,properties and XPS analysis of Cu-,Ni-,Ti-based metallic glasses[J]. Qin Chunling,Wang Lijuan,Wang Zhifeng,Ding Jian,Zhao Weimin,Akihisa Inoue. China Foundry. 2014(04)
[8]镍铝青铜C95800的焊接[J]. 金明远,曹茂元,洪振朋. 中国特种设备安全. 2013(04)
[9]电子束物理气相沉积技术研究进展[J]. 张传鑫,宋广平,孙跃,赵轶杰,赫晓东. 材料导报. 2012(S2)
[10]退火对镍铝青铜合金组织和性能的影响[J]. 张晓菲,彭成章,肖阳,朱金水. 热加工工艺. 2012(18)
博士论文
[1]镁合金表面熔盐自发置换扩渗铝涂层制备及其耐腐蚀性能研究[D]. 何美凤.上海交通大学 2009
[2]Ni-Al、Ti-Al系金属间化合物合成与成形的电脉冲效应研究[D]. 胡建华.武汉理工大学 2003
硕士论文
[1]Cu-Al-Ni三元体系界面反应研究[D]. 尹海龙.中国石油大学 2009
本文编号：3662724
【文章页数】：145 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 镍铝青铜合金的应用及研究现状
1.2.1 镍铝青铜合金的应用
1.2.2 镍铝青铜合金的研究现状
1.3 镍铝青铜合金的静态腐蚀及空泡腐蚀行为
1.3.1 镍铝青铜合金的静态腐蚀行为
1.3.2 镍铝青铜合金的空泡腐蚀行为
1.4 镍铝青铜合金表面改性技术研究现状
1.4.1 搅拌摩擦焊(FSP)
1.4.2 物理气相沉积技术(PVD)
1.4.3 超音速火焰热喷涂技术(HVOF)
1.4.4 激光表面处理
1.4.5 电沉积
1.5 扩散合金化改性涂层的研究现状
1.5.1 激光表面合金化
1.5.2 等离子体表面合金化
1.5.3 强流脉冲电子束合金化
1.5.4 离子注入
1.6 本论文的选题依据与主要内容
1.6.1 选题依据
1.6.2 主要研究内容
参考文献
第二章 实验材料与方法
2.1 引言
2.2 实验设计
2.2.1 设计思路
2.2.2 实验材料
2.2.3 工艺参数的选择
2.3 实验内容和方法
2.3.1 材料学表征
2.3.2 纳米压痕测试
2.3.3 静态腐蚀性能测试
2.3.4 空泡腐蚀性能测试
参考文献
第三章 富镍合金化改性层的组织结构及生长机制
3.1 引言
3.2 改性层的制备
3.2.1 温度对改性层的影响
3.2.2 热处理时间对改性层的影响
3.2.3 涂层厚度对改性层的影响
3.3 改性层的组织结构
3.3.1 逐层剥离法
3.3.2 金相组织分析
3.3.3 XRD分析
3.4 富镍合金化改性层形成的热力学分析
3.4.1 扩散过程的热力学分析
3.4.2 合金相形成的热力学分析
3.5 富镍合金化改性层形成的动力学分析
3.5.1 扩散系数
3.5.2 界面生长速率常数和激活能
3.6 改性层的生长机制分析
3.7 本章小结
参考文献
第四章 富镍合金化改性层的耐静态腐蚀性能
4.1 引言
4.2 梯度Ni-Cu层和Ni-Al-Cu层的耐静态腐蚀性能
4.2.1 电化学测试
4.2.2盐雾实验
4.2.3 腐蚀产物分析
4.3 梯度Ni-Cu层的耐静态腐蚀性能
4.3.1 电化学测试
4.3.2浸泡实验
4.4 梯度Ni-Cu层的耐静态腐蚀机制
4.4.1 钝化膜的生长
4.4.2 元素梯度变化对点蚀的抑制
4.5 本章小结
参考文献
第五章 富镍合金化改性层的耐空泡腐蚀性能
5.1 引言
5.2 富镍合金化改性层的硬度
5.3 Ni-Cu层和Ni-Al-Cu层的耐空泡腐蚀性能
5.4 Ni-Al-Cu层的耐空泡腐蚀性能
5.4.1 空泡腐蚀形貌观察
5.4.2 电化学测试
5.4.3 机械冲击和腐蚀的耦合作用
5.5 本章小结
参考文献
第六章 结论与创新
6.1 主要结论
6.2 主要创新
致谢
附录
【参考文献】：
期刊论文
[1]Cu-Al金属间化合物的形成与生长及其对电镀Cu/Al层状复合材料电性能的影响（英文）[J]. 张健,王斌昊,陈国宏,王若民,缪春辉,郑治祥,汤文明. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2016(12)
[2]镍铝青铜焊丝进行镁/镀锌钢板点焊的焊接性分析[J]. 曹睿,朱海霞,许庆伟,张海燕,林巧力,陈剑虹. 机械工程学报. 2016(24)
[3]抗空泡腐蚀涂层的研究进展[J]. 黄加强,代青华,汪洋,刘兰轩,刘秀生. 上海涂料. 2016(04)
[4]船体材料腐蚀与防护措施的研究进展[J]. 李婷,张耀武,吕岩,马坡. 广州化工. 2015(06)
[5]Developments in Processing of Functionally Gradient Metals and Metal–Ceramic Composites:A Review[J]. T.P.D.Rajan,B.C.Pai. Acta Metallurgica Sinica（English Letters）. 2014(05)
[6]镍铝青铜组织在热处理过程中的演变规律[J]. 金云学,都春燕,王磊. 特种铸造及有色合金. 2014(09)
[7]Synthesis,properties and XPS analysis of Cu-,Ni-,Ti-based metallic glasses[J]. Qin Chunling,Wang Lijuan,Wang Zhifeng,Ding Jian,Zhao Weimin,Akihisa Inoue. China Foundry. 2014(04)
[8]镍铝青铜C95800的焊接[J]. 金明远,曹茂元,洪振朋. 中国特种设备安全. 2013(04)
[9]电子束物理气相沉积技术研究进展[J]. 张传鑫,宋广平,孙跃,赵轶杰,赫晓东. 材料导报. 2012(S2)
[10]退火对镍铝青铜合金组织和性能的影响[J]. 张晓菲,彭成章,肖阳,朱金水. 热加工工艺. 2012(18)
博士论文
[1]镁合金表面熔盐自发置换扩渗铝涂层制备及其耐腐蚀性能研究[D]. 何美凤.上海交通大学 2009
[2]Ni-Al、Ti-Al系金属间化合物合成与成形的电脉冲效应研究[D]. 胡建华.武汉理工大学 2003
硕士论文
[1]Cu-Al-Ni三元体系界面反应研究[D]. 尹海龙.中国石油大学 2009
本文编号：3662724
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiagonggongyi/3662724.html
