微量纳米氧化钇对激光熔覆法制备的17Cr2NiSi铁合金涂层耐磨耐热氧化性能的影响
发布时间：2021-02-15 21:40
利用激光熔覆法加工制备了添加氧化钇纳米颗粒的17Cr2NiSi合金钢涂层。研究了氧化钇对微观结构,微观硬度,耐热以及耐滑动摩擦的影响。结果表明钇元素在合金涂层中与硅氧富集结合,并小于1%（质量分数）添加的纳米氧化钇在合金涂层成型过程中促进树状晶向纤维晶转变,并且降低涂层主相在600℃高温的氧化腐蚀过程,改善表面摩擦的塑性剥离,从而使铁合金涂层的氧化损失最高降低90%,表面摩擦系数最多降低10%,明显改善了铁合金的耐热氧化与耐磨性能。
【文章来源】：稀土. 2020,41(05)北大核心
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
铁合金粉体及纳米氧化钇在铁粉表面
激光熔覆铁基合金涂层的晶体结构由XRD测试可以发现,如图2所示,在不同纳米氧化钇添加量的铁基合金涂层晶体结构中,均以Fe-Cr和α-Fe相为主相,其峰位在44.5°和64.5°,未发现其它明显峰位。通过SEM背散射扫描合金涂层样品探究微量纳米氧化钇添加对铁合金涂层微观结构的影响,如图3所示,首先在未添加纳米氧化钇(图3a)与添加0.50%纳米氧化钇(图3b)的合金涂层样品在背散射测试条件下,无明显晶界与相界,而合金内存在大量弥散分布的球型颗粒,通过能谱扫描(图3c、3d)可以确认为硅的氧化物,是该商用材料体中增加材料润湿性的少量Si,在激光高温处理过程中形成的μ级第二相;其次,在添加微量氧化钇后合金涂层中的硅氧化物第二相颗粒尺寸与分布出现了明显差异,即添加纳米氧化钇后Si第二相颗粒分布更均匀,尺寸更小,同时考虑到在高能量激光作用下,Y元素会形成具有亲氧性的Y3+,易于于合金中的氧结合,因此对合金样品Si第二相颗粒进行局部元素(Fe、Si、O、Y)面扫描,由图3c和图3d可以发现,未添加纳米氧化钇的合金材料样品(图3c)中Si-O颗粒内没有明显的Y元素分布,而添加纳米氧化钇的合金材料样品(图3d)中检测到了Y元素的分布,证明纳米氧化钇通过激光高能量密度(2000 ℃～2500 ℃)热分解为Y离子,并且Y离子在冷却过程中与Si第二相中的O元素结合。最后通过表面电化学腐蚀处理发现,未添加纳米氧化钇的合金呈现树状晶结构(图3e);添加了0.50%纳米氧化钇的涂层样品(图3f)呈现纤维晶结构,表明纳米氧化钇促进了铁合金的晶体结构转变和细化晶粒。
通过SEM背散射扫描合金涂层样品探究微量纳米氧化钇添加对铁合金涂层微观结构的影响,如图3所示,首先在未添加纳米氧化钇(图3a)与添加0.50%纳米氧化钇(图3b)的合金涂层样品在背散射测试条件下,无明显晶界与相界,而合金内存在大量弥散分布的球型颗粒,通过能谱扫描(图3c、3d)可以确认为硅的氧化物,是该商用材料体中增加材料润湿性的少量Si,在激光高温处理过程中形成的μ级第二相;其次,在添加微量氧化钇后合金涂层中的硅氧化物第二相颗粒尺寸与分布出现了明显差异,即添加纳米氧化钇后Si第二相颗粒分布更均匀,尺寸更小,同时考虑到在高能量激光作用下,Y元素会形成具有亲氧性的Y3+,易于于合金中的氧结合,因此对合金样品Si第二相颗粒进行局部元素(Fe、Si、O、Y)面扫描,由图3c和图3d可以发现,未添加纳米氧化钇的合金材料样品(图3c)中Si-O颗粒内没有明显的Y元素分布,而添加纳米氧化钇的合金材料样品(图3d)中检测到了Y元素的分布,证明纳米氧化钇通过激光高能量密度(2000 ℃～2500 ℃)热分解为Y离子,并且Y离子在冷却过程中与Si第二相中的O元素结合。最后通过表面电化学腐蚀处理发现,未添加纳米氧化钇的合金呈现树状晶结构(图3e);添加了0.50%纳米氧化钇的涂层样品(图3f)呈现纤维晶结构,表明纳米氧化钇促进了铁合金的晶体结构转变和细化晶粒。2.2 耐磨性能
【参考文献】：
期刊论文
[1]Effect of rare earth elements and their oxides on tribo-mechanical performance of laser claddings: A review[J]. M.M.Quazi,M.A.Fazal,A.S.M.A.Haseeb,Farazila Yusof,H.H.Masjuki,A.Arslan. Journal of Rare Earths. 2016(06)
本文编号：3035582
【文章来源】：稀土. 2020,41(05)北大核心
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
铁合金粉体及纳米氧化钇在铁粉表面
激光熔覆铁基合金涂层的晶体结构由XRD测试可以发现,如图2所示,在不同纳米氧化钇添加量的铁基合金涂层晶体结构中,均以Fe-Cr和α-Fe相为主相,其峰位在44.5°和64.5°,未发现其它明显峰位。通过SEM背散射扫描合金涂层样品探究微量纳米氧化钇添加对铁合金涂层微观结构的影响,如图3所示,首先在未添加纳米氧化钇(图3a)与添加0.50%纳米氧化钇(图3b)的合金涂层样品在背散射测试条件下,无明显晶界与相界,而合金内存在大量弥散分布的球型颗粒,通过能谱扫描(图3c、3d)可以确认为硅的氧化物,是该商用材料体中增加材料润湿性的少量Si,在激光高温处理过程中形成的μ级第二相;其次,在添加微量氧化钇后合金涂层中的硅氧化物第二相颗粒尺寸与分布出现了明显差异,即添加纳米氧化钇后Si第二相颗粒分布更均匀,尺寸更小,同时考虑到在高能量激光作用下,Y元素会形成具有亲氧性的Y3+,易于于合金中的氧结合,因此对合金样品Si第二相颗粒进行局部元素(Fe、Si、O、Y)面扫描,由图3c和图3d可以发现,未添加纳米氧化钇的合金材料样品(图3c)中Si-O颗粒内没有明显的Y元素分布,而添加纳米氧化钇的合金材料样品(图3d)中检测到了Y元素的分布,证明纳米氧化钇通过激光高能量密度(2000 ℃～2500 ℃)热分解为Y离子,并且Y离子在冷却过程中与Si第二相中的O元素结合。最后通过表面电化学腐蚀处理发现,未添加纳米氧化钇的合金呈现树状晶结构(图3e);添加了0.50%纳米氧化钇的涂层样品(图3f)呈现纤维晶结构,表明纳米氧化钇促进了铁合金的晶体结构转变和细化晶粒。
通过SEM背散射扫描合金涂层样品探究微量纳米氧化钇添加对铁合金涂层微观结构的影响,如图3所示,首先在未添加纳米氧化钇(图3a)与添加0.50%纳米氧化钇(图3b)的合金涂层样品在背散射测试条件下,无明显晶界与相界,而合金内存在大量弥散分布的球型颗粒,通过能谱扫描(图3c、3d)可以确认为硅的氧化物,是该商用材料体中增加材料润湿性的少量Si,在激光高温处理过程中形成的μ级第二相;其次,在添加微量氧化钇后合金涂层中的硅氧化物第二相颗粒尺寸与分布出现了明显差异,即添加纳米氧化钇后Si第二相颗粒分布更均匀,尺寸更小,同时考虑到在高能量激光作用下,Y元素会形成具有亲氧性的Y3+,易于于合金中的氧结合,因此对合金样品Si第二相颗粒进行局部元素(Fe、Si、O、Y)面扫描,由图3c和图3d可以发现,未添加纳米氧化钇的合金材料样品(图3c)中Si-O颗粒内没有明显的Y元素分布,而添加纳米氧化钇的合金材料样品(图3d)中检测到了Y元素的分布,证明纳米氧化钇通过激光高能量密度(2000 ℃～2500 ℃)热分解为Y离子,并且Y离子在冷却过程中与Si第二相中的O元素结合。最后通过表面电化学腐蚀处理发现,未添加纳米氧化钇的合金呈现树状晶结构(图3e);添加了0.50%纳米氧化钇的涂层样品(图3f)呈现纤维晶结构,表明纳米氧化钇促进了铁合金的晶体结构转变和细化晶粒。2.2 耐磨性能
【参考文献】：
期刊论文
[1]Effect of rare earth elements and their oxides on tribo-mechanical performance of laser claddings: A review[J]. M.M.Quazi,M.A.Fazal,A.S.M.A.Haseeb,Farazila Yusof,H.H.Masjuki,A.Arslan. Journal of Rare Earths. 2016(06)
本文编号：3035582
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教材专著
