热喷涂制备超硬高耐蚀Fe基非晶态合金涂层研究

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	热喷涂制备超硬高耐蚀Fe基非晶态合金涂层研究
	刘晓强
学位类型	硕士
导师	王建强
	2009-05-27
学位授予单位	中国科学院金属研究所
学位授予地点	金属研究所
学位专业	材料学
关键词	铁基非晶态合金涂层热喷涂腐蚀性能冲蚀行为
摘要	铁基非晶态合金具有超高强度和硬度、优异耐蚀性和耐磨性以及成本低廉等优点，近年来备受研究人员关注。然而该类材料塑性很差，极大程度地限制了其作为结构材料的应用。鉴于铁基非晶态合金优异的耐蚀和耐磨特性，其作为表面涂层材料将具有更广阔的应用前景。热喷涂制备的铁基非晶态合金涂层具有超高的硬度、优异的耐腐蚀性和耐冲蚀行为，因此为许多应用领域，诸如替代硬铬、船舶、油气田及水力设施、核废料处理等提供了一种优异的材料载体。本文选用了三种具有良好玻璃形成能力的铁基非晶态合金成分，利用三电极等离子喷涂技术(Axial III)和超音速火焰喷涂技术(HVOF) 成功制备出高性能铁基非晶态合金涂层，详细研究了不同热喷涂方法制备的涂层结构特征及其性能，并对涂层的非晶相形成机制进行了分析。主要结论如下： 1 利用三电极等离子喷涂方法制备出高致密度低氧含量的 FeCrMoMnWBCSi非晶合金涂层。涂层孔隙率为 0.1%，氧含量为 0.12%，显微硬度高达 1081 HV，并表现出优异的耐腐蚀和耐冲蚀性能。在涂层制备过程中，较细的粉末粒度和较高的等离子电流有利于降低涂层孔隙率和提高非晶相的含量；涂层的沉积效率敏感于喷涂距离的变化；非晶相的含量随涂层厚度的增加而降低。 2 采用HVOF 技术制备的 FeCrMoMnWBCSi 非晶合金涂层具有结构致密、高的结合强度、超高的硬度以及优异的耐腐蚀和耐冲蚀性能等特点。涂层的微观组织与性能敏感于HVOF的送粉速率、喷涂距离及氧/燃气流量比等参数。过高或过低的送粉速率均不利于涂层致密度的提高和非晶相的形成，较大的氧/燃气流量比有利于降低涂层的孔隙率。喷涂距离影响着颗粒的热量传输、涂层致密度及非晶相含量。在送粉速率为30 g/min，氧/燃气流量比为4.5，喷涂距离为225 mm时制备的涂层孔隙率为0.19%，1 M HCl 溶液中涂层的钝化电流密度仅为8.8×10-5 A/cm2。 3 涂层的结构与性能敏感于喷涂方法和材料成分。三电极等离子喷涂可显著降低涂层的氧含量，FeCrMoMnWBCSi非晶涂层中氧含量仅为0.12%，然而HVOF Fe48Cr15Mo14Y2C15B6 非晶涂层中氧含量达2.0%。超音速火焰喷涂制备的涂层硬度优于等离子喷涂制备的涂层。其中，HVOF FeCrMoGdBC非晶态合金涂层显微硬度高达1354 HV, 而Axial III等离子喷涂制备的相应涂层硬度则为1150 HV，纳米晶的析出提高了涂层的硬度。材料成分和涂层的致密性对涂层耐蚀性影响明显，HVOF FeCrMoMnWBCSi非晶合金涂层的钝化电流密度较 Fe48Cr15Mo14Y2C15B6 涂层低10倍左右，表现出更佳的钝化行为。 4 粉末的流动性及氧化程度对涂层的组织和非晶相的形成有显著影响，流动性越好、氧化程度越低，越有利于获得致密度与非晶含量高的涂层。热喷涂过程中非晶涂层的形成与原始粉末的再熔化和快速凝固密切相关。
页数	101
语种	中文
文献类型	学位论文
条目标识符	http://ir.imr.ac.cn/handle/321006/17255
专题	中国科学院金属研究所
推荐引用方式 GB/T 7714	刘晓强. 热喷涂制备超硬高耐蚀Fe基非晶态合金涂层研究[D]. 金属研究所. 中国科学院金属研究所,2009.