【摘 要】
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腐蚀和磨损为金属材料最常见的失效形式,造成了巨大的损失,因此提高金属材料的耐磨耐蚀性能具有重要意义。而耐磨耐蚀材料往往较为昂贵,难以实现金属材料的整体替代。腐蚀和磨损往往起源于材料表面,通过激光熔覆可花费较少的耐磨耐蚀材料在金属表面制备得到致密涂层,从而以较低的成本对金属材料进行有效防护。非晶合金因其独特的结构而具有优异的耐磨耐蚀性能,但因为其制备需要较高冷速,通过激光熔覆往往仅能获得非晶相与金属
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腐蚀和磨损为金属材料最常见的失效形式,造成了巨大的损失,因此提高金属材料的耐磨耐蚀性能具有重要意义。而耐磨耐蚀材料往往较为昂贵,难以实现金属材料的整体替代。腐蚀和磨损往往起源于材料表面,通过激光熔覆可花费较少的耐磨耐蚀材料在金属表面制备得到致密涂层,从而以较低的成本对金属材料进行有效防护。非晶合金因其独特的结构而具有优异的耐磨耐蚀性能,但因为其制备需要较高冷速,通过激光熔覆往往仅能获得非晶相与金属间化合物相构成的复合涂层。因此亟需针对复合涂层的微观组织及其性能演化展开研究,探索相关制备工艺对其影响规律,从而实现复合涂层性能优化。本文选取经典的Zr50.7Cu28Ni9 Al12.3非晶合金成分,以单质混合粉末为原材料在TC4基板上采用激光熔覆成功制备得到了Zr基复合涂层,并对涂层的耐蚀、耐磨特性进行了研究。研究发现在3.5%Na Cl溶液腐蚀介质中,激光功率为1.4 k W,扫描速度为0.6 m/min制备得到的涂层耐蚀性能最佳,自腐蚀电位为-0.177 V,自腐蚀电流密度为8.920×10-9 A/cm2。在1 mol/LH2SO4溶液腐蚀介质中,激光功率为1.4 k W,扫描速度为0.8 m/min制备得到的涂层耐蚀性能最佳,自腐蚀电位为-0.408 V,自腐蚀电流密度为1.465×10-8 A/cm2,且此涂层在摩擦磨损实验中质量损失最小。研究了SiC添加对激光功率为1.4 k W,扫描速度为0.6 m/min时制备涂层微观结构以及耐蚀耐磨性能的影响,研究发现SiC的添加对涂层中富钛枝晶的生长具有阻碍作用,从而起到细化富钛枝晶的效果。SiC添加后所有涂层在3.5%Na Cl溶液中的腐蚀倾向均增加。当腐蚀介质为1 mol/LH2SO4溶液时,添加5 wt%SiC时涂层耐蚀性能最佳,自腐蚀电位为-0.374 V,自腐蚀电流密度为5.088×10-8 A/cm2。涂层硬度随着纳米SiC添加量的增加呈现先增大后减小的趋势,且高于未添加SiC的涂层。纳米SiC添加对涂层摩擦磨损过程中摩擦系数的影响并不显著,但会导致涂层摩擦磨损质量损失增加。本文相关研究结果可为Zr基复合涂层的微观结构调控以及耐磨耐蚀性能强化提供有效借鉴。
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