热处理对激光熔覆IN939合金涂层组织与性能的影响
发布时间：2021-02-09 08:54
目的优化IN939镍基高温合金涂层的组织与性能。方法采用同轴送粉激光熔覆技术制备了IN939涂层,并将涂层分成四组,一组作为对照,其余三组分别采用单固溶处理、单时效处理、完全热处理（固溶+时效）。通过光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射仪（XRD）,分析了显微组织结构和物相组成,并通过显微硬度测试、电化学腐蚀试验来研究热处理过程中涂层组织的变化对硬度和耐蚀性能的影响。结果激光熔覆IN939高温合金涂层的形貌良好,并且没有出现气孔、裂纹等缺陷。热处理前试样中很难观察到γ′相,而三组热处理后的试样中均出现了γ′相沉淀,其中单固溶处理后析出的γ′颗粒的平均粒径为60 nm,而单时效和完全热处理所析出的γ′颗粒的平均粒径为100 nm。热处理后涂层显微硬度有所提高,其中单时效后的涂层平均硬度为472.7HV0.2,比热处理前提高了10.2%;完全热处理后的涂层平均硬度为475.6HV0.2,比热处理前提高了10.9%。此外,电化学腐蚀试验结果显示,单时效处理和完全热处理后的IN939涂层的自腐蚀电流密度明显减小(分别为3.014×10–7、3.441×...
【文章来源】：表面技术. 2020,49(06)北大核心
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
不同热处理后激光熔覆IN939涂层的显微硬度测试结果
四组试样在3.5%NaCl溶液中的动电位极化曲线如图8所示。四条曲线经过短时的电化学活性溶解后均出现了不同程度的钝化现象，即电流随电位的增加而保持不变，说明试样表面极化到一定电位生成了一层致密的、覆盖性良好的固相产物薄膜，这种膜的钝化作用阻碍了腐蚀的进程，达到“成膜-溶解”平衡[28]。但在含有活性阴离子（Cl-）的腐蚀介质中，钝化膜的“成膜-溶解”平衡并不能一直维持，当电位超过某个临界值后，平衡被破坏，即溶解占据了优势，电流密度迅速增大，发生点蚀。其表现为：氯离子优先选择性地吸附在钝化膜上，挤掉氧原子并和钝化膜中的阳离子结合形成可溶性氯化物，钝化膜被破坏[29]。IN939镍基高温合金良好的耐腐蚀性能主要得益于较高的Cr含量，Cr的氧化物是固相产物薄膜的主要组成部分，对于产物膜的稳定性具有重要的作用[30]。分析处理得到四组试样的自腐蚀电位Ecorr与自腐蚀电流密度Jcorr如表4所示，热处理后的H2—H4试样的自腐蚀电位较正，均大于H1试样，表明热处理后的三组试样的腐蚀倾向性较小。试样的自腐蚀电流密度反映试样的腐蚀速率，自腐蚀电流密度越小，腐蚀速率越小，耐腐蚀性能越强。经过固溶处理后，试样自腐蚀电流密度略有提高，腐蚀加剧；而单时效处理试样和完全热处理试样的自腐蚀电流密度较小，表现出更好的耐腐蚀性能。试样耐腐蚀性能的差异源于热处理后的组织差异，在电化学腐蚀进程中，晶界处的钝化膜最薄弱，最容易发生局部点蚀导致钝化膜被破裂。H3和H4试样晶界处存在大量链状Cr23C6碳化物，这些Cr含量较高的碳化物能够保护晶界，在短时间内迅速形成富Cr钝化膜，表现出更好的耐蚀性能，尤其是耐点蚀性能[31]。
图3 热处理后涂层试样的显微组织形貌研究激光熔覆IN939涂层的热处理过程可以发现，γ′相沉淀颗粒的析出方式主要受热处理过程中界面能及合金元素的扩散控制，其中，合金元素的扩散系数D满足Arrhenius公式：
【参考文献】：
期刊论文
[1]固溶处理温度对GH738合金组织和性能的影响[J]. 曾维虎,周晓明,方波,李钊,牛静,曹一超,王涛,宋玺玉. 铸造技术. 2019(05)
[2]再热恢复处理对蠕变损伤定向凝固高温合金γ′相的影响[J]. 唐文书,肖俊峰,李永君,张炯,高斯峰,南晴. 金属学报. 2019(05)
[3]激光熔覆Ni基纳米复合涂层的冲蚀性能研究[J]. 李守彪,万明奇,沈亮,时婧. 装备环境工程. 2019(04)
[4]温度梯度下Ni-Al合金γ’相沉淀过程研究[J]. 冒源吕,刘傲,杨钦如,李永胜. 稀有金属. 2018(03)
[5]热处理前后镍基高温合金激光熔覆层的组织和力学性能[J]. 张尧成,黄希望,杨莉,陈洪洲,戴军,张宁. 机械工程材料. 2016(11)
[6]热处理对镍基高温合金DZ125激光再铸层腐蚀行为的影响[J]. 迟长泰,谢玉江,叶威,蔺增. 腐蚀科学与防护技术. 2016(04)
[7]激光熔覆技术的发展现状及应用[J]. 杨宁,杨帆. 热加工工艺. 2011(08)
[8]Cr颗粒尺寸对Ni-Cr复合镀层在酸性溶液中的电化学腐蚀行为影响研究[J]. 周月波,赵国刚,张海军. 表面技术. 2009(02)
[9]盐酸介质中镍基合金镀层的电化学腐蚀行为[J]. 杨防祖,黄炳强,黄令,许书楷,周绍民. 电镀与精饰. 2005(04)
[10]热处理制度对一种单晶镍基高温合金γ′相形貌演化的影响[J]. 任英磊,金涛,管恒荣,胡壮麒. 机械工程材料. 2001(04)
硕士论文
[1]热处理对镍基铸造高温合金M11组织及力学性能的影响[D]. 张志刚.哈尔滨工业大学 2014
[2]基于FGH95镍基高温合金粉末的激光修复基础工艺研究[D]. 蔡军.南京航空航天大学 2010
本文编号：3025386
【文章来源】：表面技术. 2020,49(06)北大核心
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
不同热处理后激光熔覆IN939涂层的显微硬度测试结果
四组试样在3.5%NaCl溶液中的动电位极化曲线如图8所示。四条曲线经过短时的电化学活性溶解后均出现了不同程度的钝化现象，即电流随电位的增加而保持不变，说明试样表面极化到一定电位生成了一层致密的、覆盖性良好的固相产物薄膜，这种膜的钝化作用阻碍了腐蚀的进程，达到“成膜-溶解”平衡[28]。但在含有活性阴离子（Cl-）的腐蚀介质中，钝化膜的“成膜-溶解”平衡并不能一直维持，当电位超过某个临界值后，平衡被破坏，即溶解占据了优势，电流密度迅速增大，发生点蚀。其表现为：氯离子优先选择性地吸附在钝化膜上，挤掉氧原子并和钝化膜中的阳离子结合形成可溶性氯化物，钝化膜被破坏[29]。IN939镍基高温合金良好的耐腐蚀性能主要得益于较高的Cr含量，Cr的氧化物是固相产物薄膜的主要组成部分，对于产物膜的稳定性具有重要的作用[30]。分析处理得到四组试样的自腐蚀电位Ecorr与自腐蚀电流密度Jcorr如表4所示，热处理后的H2—H4试样的自腐蚀电位较正，均大于H1试样，表明热处理后的三组试样的腐蚀倾向性较小。试样的自腐蚀电流密度反映试样的腐蚀速率，自腐蚀电流密度越小，腐蚀速率越小，耐腐蚀性能越强。经过固溶处理后，试样自腐蚀电流密度略有提高，腐蚀加剧；而单时效处理试样和完全热处理试样的自腐蚀电流密度较小，表现出更好的耐腐蚀性能。试样耐腐蚀性能的差异源于热处理后的组织差异，在电化学腐蚀进程中，晶界处的钝化膜最薄弱，最容易发生局部点蚀导致钝化膜被破裂。H3和H4试样晶界处存在大量链状Cr23C6碳化物，这些Cr含量较高的碳化物能够保护晶界，在短时间内迅速形成富Cr钝化膜，表现出更好的耐蚀性能，尤其是耐点蚀性能[31]。
图3 热处理后涂层试样的显微组织形貌研究激光熔覆IN939涂层的热处理过程可以发现，γ′相沉淀颗粒的析出方式主要受热处理过程中界面能及合金元素的扩散控制，其中，合金元素的扩散系数D满足Arrhenius公式：
【参考文献】：
期刊论文
[1]固溶处理温度对GH738合金组织和性能的影响[J]. 曾维虎,周晓明,方波,李钊,牛静,曹一超,王涛,宋玺玉. 铸造技术. 2019(05)
[2]再热恢复处理对蠕变损伤定向凝固高温合金γ′相的影响[J]. 唐文书,肖俊峰,李永君,张炯,高斯峰,南晴. 金属学报. 2019(05)
[3]激光熔覆Ni基纳米复合涂层的冲蚀性能研究[J]. 李守彪,万明奇,沈亮,时婧. 装备环境工程. 2019(04)
[4]温度梯度下Ni-Al合金γ’相沉淀过程研究[J]. 冒源吕,刘傲,杨钦如,李永胜. 稀有金属. 2018(03)
[5]热处理前后镍基高温合金激光熔覆层的组织和力学性能[J]. 张尧成,黄希望,杨莉,陈洪洲,戴军,张宁. 机械工程材料. 2016(11)
[6]热处理对镍基高温合金DZ125激光再铸层腐蚀行为的影响[J]. 迟长泰,谢玉江,叶威,蔺增. 腐蚀科学与防护技术. 2016(04)
[7]激光熔覆技术的发展现状及应用[J]. 杨宁,杨帆. 热加工工艺. 2011(08)
[8]Cr颗粒尺寸对Ni-Cr复合镀层在酸性溶液中的电化学腐蚀行为影响研究[J]. 周月波,赵国刚,张海军. 表面技术. 2009(02)
[9]盐酸介质中镍基合金镀层的电化学腐蚀行为[J]. 杨防祖,黄炳强,黄令,许书楷,周绍民. 电镀与精饰. 2005(04)
[10]热处理制度对一种单晶镍基高温合金γ′相形貌演化的影响[J]. 任英磊,金涛,管恒荣,胡壮麒. 机械工程材料. 2001(04)
硕士论文
[1]热处理对镍基铸造高温合金M11组织及力学性能的影响[D]. 张志刚.哈尔滨工业大学 2014
[2]基于FGH95镍基高温合金粉末的激光修复基础工艺研究[D]. 蔡军.南京航空航天大学 2010
本文编号：3025386
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