激光熔覆制备铁基复合涂层及其耐热耐蚀性能
发布时间：2021-01-19 03:31
为解决现有甲板防滑涂层在高温、高速气流冲蚀等特殊服役条件下的使用及防护问题,采用激光熔覆技术在Q235碳钢表面制备了316L不锈钢耐蚀底层和316L+（ZrO2-8%Y2O3）防滑面层。采用腐蚀电化学测试方法研究涂层在海洋环境中的腐蚀电化学行为,并结合能谱分析及电镜分析等现代分析测试技术,对腐蚀后涂层的微观组织及内部结构进行表征;此外,对比分析了涂层在不同温度（200,400,1000℃）下的耐热性能和微观组织。结果表明:该新型铁基复合涂层表现出了较好的耐蚀性,且其耐蚀性比碳钢基体高出了2个数量级;在1000℃高温下,涂层表面无明显的剥落、开裂现象,表现出了较好的耐高温性能。
【文章来源】：中国激光. 2020,47(10)北大核心
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
试验用粉末的SEM照片。
图2分别为单层涂层(316L不锈钢耐蚀底层,下同)试样和双层复合涂层(316L不锈钢耐蚀底层/316L+(ZrO2-8%Y2O3)防滑面层,下同)试样表面的微观SEM图像。从图2(a)中可以看出,单层涂层试样表面光滑平整,涂层表面无裂纹出现,说明原材料粉末均已充分熔融。图2(b)所示为双层复合涂层试样表面的微观SEM图像,可看出,涂层试样表面较粗糙,表面有微裂纹出现。这主要与熔覆层材料和基材之间的热膨胀系数差异有关,也就是说,微裂纹是碳钢基体与熔覆材料中的ZrO2-8%Y2O3之间存在的物理特性差异引起的[21-22]。图3为基体与双层复合涂层试样横截面抛光刻蚀后的金相照片。从图3(a)中可以看出,Q235碳钢基体的金相组织主要由先共析铁素体和珠光体组成,黑色组织为珠光体,亮色组织为铁素体。图3(b)中的黑色部分是已被严重刻蚀的碳钢基体,可以看出,熔覆层与碳钢基体之间实现了良好的冶金结合,且熔覆层组织较为致密,主要由柱状晶和规则的等轴晶奥氏体组成。
单层涂层试样在不同温度(200,400,1000 ℃)下的表面微观形貌和能谱测试结果分别如图4和图5(b)所示。图5(a)为加热至1000 ℃后单层涂层试样表面的SEM照片。可以看出,涂层表面无明显的脱落、开裂等现象,且涂层表面形成了一层致密的氧化层。结合不同温度下涂层表面的EDS分析结果可以看出,涂层表面的主要成分为O、Cr、Fe、Ni、Al、Co等,这说明高温条件下涂层表面的氧化层主要由CrO3、Al2O3等抗高温氧化性较好的氧化膜组成。图4 不同温度下单层涂层试样的SEM图像。
【参考文献】：
期刊论文
[1]道岔尖轨表面的激光熔覆铁基耐磨涂层及其性能[J]. 李英男,李铸国,王晓翔,徐翔. 中国激光. 2020(04)
[2]激光熔覆Al2O3/Fe901复合涂层的强化机制及耐磨性[J]. 周建忠,何文渊,徐家乐,谭文胜,孟宪凯,黄舒,聂学武. 光学学报. 2019(05)
[3]热处理对铁基激光熔覆层力学及耐腐蚀性能的影响[J]. 刘双,王勤英,西宇辰,唐怡荣,裴瑞,白树林. 激光与光电子学进展. 2019(12)
[4]热喷涂金属基防滑耐磨涂层的研究进展[J]. 吴庆丹,肖金坤,张嘎,张超. 表面技术. 2018(04)
[5]宽带激光熔覆铁基非晶涂层的微观组织及形成机制[J]. 王彦芳,李豪,孙旭,宋增金,李娟,石志强. 中国激光. 2018(03)
[6]激光熔覆表面裂纹的研究进展[J]. 吴柳飞,曾庆生,杨毅,李建,洪健. 机械工程师. 2016(09)
[7]激光熔覆技术制备非晶合金涂层的研究进展[J]. 唐翠勇,汪明文,庄哲峰,陈学永,张翔. 激光杂志. 2015(12)
[8]国外航母甲板防滑涂料技术现状及发展趋势[J]. 洪伟宏. 舰船科学技术. 2015(12)
[9]Effects of Heat-treatment on Crystallization and Wear Property of Plasma Sprayed Fe-based Amorphous Coatings[J]. 姜超平,XING Yazhe,HAO Jianmin,SONG Xuding. Journal of Wuhan University of Technology（Materials Science Edition）. 2013(04)
[10]飞机防滑涂料概述[J]. 谷美邦,姜秀杰,冷晓飞,成建强,王同良,王志超. 中国涂料. 2013(07)
硕士论文
[1]SiC纤维增强的聚氨酯系甲板防滑涂料研究[D]. 刘承明.国防科学技术大学 2014
本文编号：2986248
【文章来源】：中国激光. 2020,47(10)北大核心
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
试验用粉末的SEM照片。
图2分别为单层涂层(316L不锈钢耐蚀底层,下同)试样和双层复合涂层(316L不锈钢耐蚀底层/316L+(ZrO2-8%Y2O3)防滑面层,下同)试样表面的微观SEM图像。从图2(a)中可以看出,单层涂层试样表面光滑平整,涂层表面无裂纹出现,说明原材料粉末均已充分熔融。图2(b)所示为双层复合涂层试样表面的微观SEM图像,可看出,涂层试样表面较粗糙,表面有微裂纹出现。这主要与熔覆层材料和基材之间的热膨胀系数差异有关,也就是说,微裂纹是碳钢基体与熔覆材料中的ZrO2-8%Y2O3之间存在的物理特性差异引起的[21-22]。图3为基体与双层复合涂层试样横截面抛光刻蚀后的金相照片。从图3(a)中可以看出,Q235碳钢基体的金相组织主要由先共析铁素体和珠光体组成,黑色组织为珠光体,亮色组织为铁素体。图3(b)中的黑色部分是已被严重刻蚀的碳钢基体,可以看出,熔覆层与碳钢基体之间实现了良好的冶金结合,且熔覆层组织较为致密,主要由柱状晶和规则的等轴晶奥氏体组成。
单层涂层试样在不同温度(200,400,1000 ℃)下的表面微观形貌和能谱测试结果分别如图4和图5(b)所示。图5(a)为加热至1000 ℃后单层涂层试样表面的SEM照片。可以看出,涂层表面无明显的脱落、开裂等现象,且涂层表面形成了一层致密的氧化层。结合不同温度下涂层表面的EDS分析结果可以看出,涂层表面的主要成分为O、Cr、Fe、Ni、Al、Co等,这说明高温条件下涂层表面的氧化层主要由CrO3、Al2O3等抗高温氧化性较好的氧化膜组成。图4 不同温度下单层涂层试样的SEM图像。
【参考文献】：
期刊论文
[1]道岔尖轨表面的激光熔覆铁基耐磨涂层及其性能[J]. 李英男,李铸国,王晓翔,徐翔. 中国激光. 2020(04)
[2]激光熔覆Al2O3/Fe901复合涂层的强化机制及耐磨性[J]. 周建忠,何文渊,徐家乐,谭文胜,孟宪凯,黄舒,聂学武. 光学学报. 2019(05)
[3]热处理对铁基激光熔覆层力学及耐腐蚀性能的影响[J]. 刘双,王勤英,西宇辰,唐怡荣,裴瑞,白树林. 激光与光电子学进展. 2019(12)
[4]热喷涂金属基防滑耐磨涂层的研究进展[J]. 吴庆丹,肖金坤,张嘎,张超. 表面技术. 2018(04)
[5]宽带激光熔覆铁基非晶涂层的微观组织及形成机制[J]. 王彦芳,李豪,孙旭,宋增金,李娟,石志强. 中国激光. 2018(03)
[6]激光熔覆表面裂纹的研究进展[J]. 吴柳飞,曾庆生,杨毅,李建,洪健. 机械工程师. 2016(09)
[7]激光熔覆技术制备非晶合金涂层的研究进展[J]. 唐翠勇,汪明文,庄哲峰,陈学永,张翔. 激光杂志. 2015(12)
[8]国外航母甲板防滑涂料技术现状及发展趋势[J]. 洪伟宏. 舰船科学技术. 2015(12)
[9]Effects of Heat-treatment on Crystallization and Wear Property of Plasma Sprayed Fe-based Amorphous Coatings[J]. 姜超平,XING Yazhe,HAO Jianmin,SONG Xuding. Journal of Wuhan University of Technology（Materials Science Edition）. 2013(04)
[10]飞机防滑涂料概述[J]. 谷美邦,姜秀杰,冷晓飞,成建强,王同良,王志超. 中国涂料. 2013(07)
硕士论文
[1]SiC纤维增强的聚氨酯系甲板防滑涂料研究[D]. 刘承明.国防科学技术大学 2014
本文编号：2986248
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jinshugongy/2986248.html
教材专著
