本文關(guān)鍵詞：高頻感應(yīng)熔覆鐵基合金涂層的組織與性能研究　出處：《山東大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：鋼鐵材料因具有資源豐富、價(jià)格低、強(qiáng)度高、機(jī)械性能優(yōu)異等優(yōu)點(diǎn),被廣泛用于工業(yè)生產(chǎn)中,目前鋼鐵材料磨損、腐蝕、沖擊、斷裂等失效和破壞現(xiàn)象也比較普遍,大大限制了鋼鐵材料在一些領(lǐng)域的應(yīng)用,給國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展造成不應(yīng)有的損失。表面熔覆技術(shù)是近年來迅速發(fā)展起來的一種材料表面改性技術(shù),作為一種有效的方法,能以較低的成本在材料表面制備出耐磨、耐腐蝕、耐沖擊性能好的涂層,使材料的整體性能大幅提升。目前,對(duì)材料表面改性的研究主要采用激光焊、熱擴(kuò)滲、電弧噴涂、碳弧堆焊、復(fù)合電沉積等方法,而與這些方法相比,高頻感應(yīng)熔覆具有加熱速度快、熱變形小、工藝操作簡(jiǎn)單以及環(huán)境污染小等優(yōu)點(diǎn)而備受關(guān)注,因此研究如何采用高頻感應(yīng)熔覆技術(shù)來改善材料表面的硬度、耐摩擦磨損、耐腐蝕、抗沖擊等性能成為研究的方向。本文通過采用高頻感應(yīng)熔覆技術(shù),以不同成分配比的鐵基合金混合粉末為原料,在Q235表面熔覆不同性能的鐵基合金涂層,利用X射線衍射儀、金相顯微鏡、掃描電鏡、硬度計(jì)、沖蝕磨損試驗(yàn)機(jī)和電化學(xué)腐蝕儀對(duì)鐵基合金涂層的物相、顯微組織、硬度及耐腐蝕性等進(jìn)行了測(cè)試和研究。研究的結(jié)果和主要結(jié)論如下：(1)通過對(duì)Fe-B涂層的顯微組織分析知,在涂層中有兩種不同的相生成,樹枝狀的Fe2B和楔形狀的FeB相,分析發(fā)現(xiàn)在涂層熔覆過程中,由于涂層中B原子的擴(kuò)散速度不同,導(dǎo)致B含量在涂層中分布不同,就會(huì)和鐵原子形成不同的物相,隨著B含量的增加,楔形狀的FeB相逐漸增多。由于FeB及Fe2B硬質(zhì)相的生成,可以提高試樣的表面硬度,最高硬度可以達(dá)到64.77HRC,是基體硬度的兩倍多�；w表面的耐磨性能隨著B原子比例的增加而降低,沖蝕磨損率最低達(dá)1.02%,是基體磨損率的1/3,楔形狀的FeB在增加涂層的硬度的同時(shí),會(huì)降低涂層的耐磨性能。(2)通過對(duì)Fe80P13C7和Fe80P11C9合金涂層的物相和顯微組織觀察分析知,涂層中形成了鐵碳、鐵磷相,涂層與基體界面處有一條光亮帶,涂層元素與基體經(jīng)過擴(kuò)散、熔融、凝固后形成了良好的冶金結(jié)合。在進(jìn)行涂層硬度、沖蝕磨損試驗(yàn)和電化學(xué)腐蝕實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn),熔覆涂層Fe80P13C7和Fe80P11C9具有較高的硬度值,平均值為44.02HRC和49.47HRC,顯著提高了基體的硬度(33.33HRC),熔覆涂層的沖蝕磨損率達(dá)1.61%,由物相分析知新生成的鐵碳、鐵磷相具有增強(qiáng)基體耐磨性能的作用。熔覆涂層的腐蝕電流密度最低為-2.129mA/cm2,低于基體的-1.192mA/cm2,腐蝕速率為0.0877mm/a,明顯低于基體的0.2395mm/a,研究表明涂層中致密的枝狀晶能顯著提高基體表面的耐磨性和耐腐蝕性能。(3)從不同球磨時(shí)間得到的Fe71Nb6B23的粉末及其涂層的XRD檢測(cè)中發(fā)現(xiàn),粉末中只生成了FeB相,涂層中生成了Fe2B.NbB.Fe2Nb相,從涂層顯微組織圖中可以觀察到,涂層與基體在界面結(jié)合處有枝狀晶出現(xiàn),涂層在熔覆過程中,涂層原子與基體原子之間會(huì)不斷熔融擴(kuò)散,凝固結(jié)晶,與基體界面實(shí)現(xiàn)了比較好的冶金結(jié)合,涂層內(nèi)部組織主要呈枝狀晶,增加球磨時(shí)間能細(xì)化涂層枝晶組織,使涂層組織中枝晶會(huì)變得細(xì)小,在對(duì)感應(yīng)熔覆涂層的硬度和耐腐蝕性能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn),涂層表面的硬度值大約在34～40HRC范圍內(nèi),略高于基體的硬度。對(duì)比不同球磨時(shí)間得到的涂層,發(fā)現(xiàn)涂層的腐蝕電流密度和腐蝕速率相差不大,涂層能提高基體表面的耐腐蝕性能,球磨時(shí)間對(duì)涂層表面硬度和耐腐蝕性能的影響效果不明顯,綜合分析當(dāng)球磨時(shí)間為32h,組織分布更均勻,涂層硬度達(dá)最大值(42.23HRC),腐蝕電流密度較.(-1.214mA/cm2),硬度和耐腐蝕綜合性能最好。
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG174.4

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 唐琳琳;羅輝;張?jiān)?;表面熔覆技術(shù)的研究進(jìn)展[J];熱加工工藝;2009年20期

2 喬金士;宣天鵬;;表面高頻感應(yīng)熔覆涂層技術(shù)[J];熱加工工藝;2013年16期

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本文編號(hào)：1308568