三种常用不锈钢的耐局部腐蚀性能

研究了微量元素含量不同的1Cr18Ni9Ti、304、316L三种奥氏体不锈钢的耐局部腐蚀性能,包括晶间腐蚀、点蚀和应力腐蚀。结果表明,Ti元素的添加和较低的含C量都能改善抗晶间腐蚀性能;Cr和N含量最高的固溶态304不锈钢最耐点蚀;Ni含量最高的固溶态316L在42%沸腾氯化镁溶液中抗应力腐蚀性能最优。     

激光熔敷Co基合金的组织及涂盐热腐蚀性能

本文采用刷涂加激光重熔固化处理的方法,在1Cr18Ni9Ti 不锈钢表面激光熔敷 Co 基合金,显著提高了其耐高温腐蚀的性能。文中对激光熔敷 Co 基合金结晶的组织,高温腐蚀的机制及其腐蚀的产物进行了较详细的研究,为激光熔敷技术在实际生产中的推广应用提供理论依据。     

Ni基合金粉中添加纳米CeO_2粉体对激光熔覆层组织及高温腐蚀性能的影响

为了揭示添加纳米粉体对激光熔覆层高温防护性能的影响,将纳米CeO2粉体加入NiCoCrAlY合金粉末中,采用压片预置式激光熔覆工艺在GH4037合金表面激光熔覆制备了纳米CeO2颗粒增强Ni基合金涂层,并对熔覆层进行了显微组织观测,研究了1 000℃高温熔盐热腐蚀性能。结果表明:添加适量纳米CeO2粉体的Ni基合金激光熔覆层出现大量细小等轴晶,组织明显细化、致密;添加纳米CeO2后熔覆层在高温熔盐中腐蚀后未出现明显的隆起和剥落现象,腐蚀层的深度明显减小,对Cr2O3膜的碱性溶解有一定的抑制作用,其抗高温热腐蚀性能显著提高。     

激光熔覆镍基合金层的组织与高温耐磨性能

为了改善304不锈钢工件的高温耐磨性能,利用CO2激光器在其表面熔覆了Ni基高温合金层。研究了熔覆层的物相组成、显微组织、成分分布,测试了其显微硬度、高温耐磨性能等,并与基材进行了对比。结果表明:Ni基合金熔覆层的组织从熔池底部到表层为胞状晶—柱状枝晶—树枝晶;熔覆层的主要组成相是Ni3Cr2,NbC,Mo2C与Cr23C6;Ni基合金粉末中添加难熔元素Cr,Mo,Nb等对熔覆层的组织起到了固溶强化、硬质相强化和弥散强化作用;熔覆层的平均显微硬度达到了405 HV,高温耐磨性能是基体的2倍多。     

纳米CeO_2颗粒对Ni基合金激光熔覆涂层界面组织与高温热腐蚀性能的影响

研究了采用压片预置式激光熔覆工艺,添加适量纳米CeO2颗粒,利用NiCoCrAlY合金粉末在GH4037合金表面激光熔覆制备了纳米CeO2颗粒增强Ni基合金涂层,对熔覆层界面组织进行了显微分析,进行了1000℃高温熔盐热腐蚀性能试验。结果表明,添加适量纳米CeO2颗粒的Ni基合金激光熔覆涂层组织明显细化、致密,裂纹等缺陷得到有效抑制;熔覆层在高温熔盐中腐蚀后出现的隆起和剥落现象轻微,腐蚀层的深度明显减小;纳米CeO2颗粒对Cr2O3膜的碱性溶解有一定的抑制作用;合金的抗高温热腐蚀性能显著提高。     

铸造双相不锈钢点腐蚀行为研究

采用化学浸泡腐蚀试验及微观组织和化学成分分析研究了5种铸造双相不锈钢在6%Fe Cl3溶液中的点腐蚀行为,并与316L奥氏体不锈钢进行了对比。结果表明,铸造双相不锈钢的抗点腐蚀性能均优于316L的,腐蚀速率和点腐蚀深度均小于316L奥氏体不锈钢的;双相不锈钢主要耐点蚀能力合金元素在奥氏体和铁素体相内分布不均匀,铬、钼更多地分配于铁素体相内,而镍、氮则更多地分配于奥氏体相内,铁素体相的耐点蚀指数PRE(Cr%+3.3Mo%+16N%)大于奥氏体相;双相不锈钢的耐点腐蚀性能与化学成分有关,随着PRE的增加,双相不锈钢的耐点腐蚀性能提高,铜元素在铁素体内析出的富铜相导致点蚀优先在铁素体内发生和发展。     

硅湿法磷酸体系中不锈钢的冲刷腐蚀研究

采用动态旋转冲刷腐蚀装置，在含硅湿法磷酸体系中，分别考察了不锈钢316L和904L在冲刷条件下浆体的组成、硅砂含量和硅砂粒度对材料冲刷腐蚀速率的影响，并在不同硅含量下讨论了流速对不锈钢的腐蚀规律。试验结果表明，316L以腐蚀为主，当硅砂质量百分含量达10％时，冲刷作用增强；而904L耐液相腐蚀性能优异，但在流速大于4m/s时，硅砂质量百分含量高于3％，粒度大于200μm时，冲刷腐蚀速度增加明显。     

类表面织构化镍基复合涂层的摩擦磨损性能

在低碳钢表面添加质量分数为20%的WC和6%的石墨颗粒,采用真空熔覆方法制备出具有类织构切面形貌的镍基合金(Ni0)复合涂层,研究了复合涂层的显微组织形貌及形成机理、相组成以及干摩擦条件下的摩擦磨损性能,并与镍基合金(Ni0)、碳化钨增强镍基合金(Ni0+20%WC)、石墨改性镍基合金(Ni0+6%石墨)三种涂层进行了比较。结果表明,WC呈不连续的三维网状分布在镍基合金基体中,镍基合金主要由基体相γ-Ni,铬化物硬质相CrB、Cr7C3、Cr23C6和共晶相Ni3B、Ni3Si构成;WC和石墨的单独加入都能提高复合涂层的摩擦磨损性能,类织构组织复合熔覆层的摩擦磨损性能优于相同组成的硬质颗粒单独弥散分布的复合熔覆层;在WC和镍基合金基体组成的类织构形貌结构和石墨润滑相的共同影响下,复合涂层比单一镍基合金涂层的耐磨性提高大约9.6倍。     

激光熔覆Fe基/Ni基/Co基合金修复层的微观结构及抗磨损性能

为了确保合金修复层质量,采用柔性半导体激光技术在轧辊、齿轮等常用材料17Cr Ni Mo6合金钢表面熔覆Fe基、Ni基、Co基合金修复层。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、硬度计、摩擦磨损试验机等手段研究了3种合金修复层的微观组织结构、硬度及耐磨性能。结果表明:3种熔覆修复层均结构致密、无气孔,与基材呈良好的冶金结合。Fe基及Co基合金修复层无裂纹,而Ni基合金修复层存在一定的裂纹。与Co基、Ni基相比,Fe基合金修复层具有单一的晶体相结构以及较高的硬度和耐磨损性能。Fe基合金修复层硬度达到60 HRC以上,具有良好的耐磨性能,熔覆修复后不需要再进行渗碳等处理。采用该Fe基合金熔覆层可以对轧辊、齿轮等进行良好的修复再制造,延长其使用寿命。     

16Mn钢基Ni合金激光熔覆层耐冲蚀性能研究

采用CO2连续波激光器在16Mn钢基材表面进行Ni基合金熔覆处理，采用XRD、SEM等分析了熔覆层的相组戍和微观结构，在不同的介质中研究了16Mn钢基和合金熔覆层的耐冲蚀性。研究结果表明，涂层主要由γ-Ni等组戍，枝晶组织细小均匀，涂层硬度比基体显著提高。在含有3％（质量分数）、SiO2磨粒的酸碱腐蚀溶液中，激光熔覆Ni合金涂层的16Mn钢基材的耐冲蚀性得到提高。     

不锈钢与碳钢的液固两相流冲刷腐蚀磨损研究

利用液固两相流冲刷腐蚀磨损实验机模拟了不同的冲刷腐蚀磨损工况,并研究了1Cr18Ni9Ti不锈钢和T8钢在不同实验条件下的冲刷腐蚀行为.研究结果表明:提高冲刷速度和浆料温度都加剧了材料的损伤和破坏,T8钢冲刷腐蚀失重率远大于1Cr18Ni9Ti不锈钢,因此在酸性浆料中,要使材料具有优良的耐冲刷腐蚀性能,材料首先必须具备优良的耐蚀性,同时应兼有优良的耐磨性,两者合理的配合尤为重要.1Cr18Ni9Ti不锈钢和T8钢冲刷腐蚀失重率均在冲蚀角度为45°时出现极大值,表明冲蚀角度在45°时,对材料产生的损伤强度最大,因此在设计管道时应尽量避免45°冲蚀角结构.     

316L不锈钢表面激光熔覆Stellite6合金组织及其耐液态铅铋腐蚀性能

为提高316L不锈钢耐高温液态铅铋的腐蚀能力,通过使用同轴送粉的激光熔覆方式,在316L不锈钢表面制备一层Stellite6合金涂层,将其放入400℃的高温液态铅铋中进行500 h高速流腐蚀试验,其中相对流速设置为2.56 m/s.分析涂层的微观组织、物相组成、元素分布、显微硬度值等的变化规律,以及该涂层耐液态铅铋的腐蚀性能.涂层组织由等轴晶、树枝晶、胞状晶及平面晶组成,搭接区晶粒沿不同方向长大;涂层主要有γ-Co、CoCx、(Cr,Fe)7 C3及M23 C6等物相;各组分元素在涂层表面均匀分布,Co、Cr与Fe等元素在基体316L与涂层之间发生明显扩散;Stellite6涂层的硬度平均值为基体材料316L的2.3倍,且最高达到556.8HV.在进行高温液态铅铋高速流腐蚀后,316L不锈钢表面生成了大面积且连续的氧化物,存在大量微型腐蚀坑,Stellite6涂层表面仅存在少量氧化物,未发现明显的腐蚀坑,较好地维持了原貌;Stellite6涂层表面粗糙度值为1.0μm,而316L经腐蚀后的表面粗糙度为2.4μm.Stellite6合金涂层能够有效地提高316L不锈钢基体在高温液态铅铋合金中的耐腐蚀性能.     

工艺参数对不锈钢表面激光熔覆Ni基涂层组织及耐腐蚀性能的影响

利用6kW横流CO2激光器在1Cr18Ni9Ti不锈钢表面进行了不同工艺参数下单道Ni25WC35合金粉末熔覆。分析了熔覆层的物相组成,研究了不同工艺参数对熔覆层耐腐蚀性能的影响。结果表明:熔覆层主要由(Fe,Ni)固溶体和WC原位自生成的W2C组成,同时含有CrNiFeC,Cu3.8Ni化合物和FeW3C,Ni2Si,Fe3Ni3B等硬质相。光学显微观察显示熔覆层组织均匀、致密,与基体结合良好。在5.0%NaCl饱和溶液中电化学腐蚀测量分析结果得出,随着激光功率的增加,熔覆层的耐腐蚀性能降低;随着扫描速率增加,耐腐蚀性能先增加,后降低。最高自腐蚀电位为-554.70mV,最低腐蚀电流密度为0.55μA.cm-2。综合得出,Р=3.0kW,ν=500mm.min-1的试样熔覆层耐腐蚀性能最好。     

激光熔覆Ni3Al基复合涂层的氧化行为

对比研究了900℃时45号钢,1Cr18Ni9Ti不锈钢和激光熔覆Ni3Al基复合涂层在空气环境下的氧化动力学曲线;采用扫描电镜,X射线衍射技术分析了氧化前后涂层及界面处的微观组织结构。结果表明,激光熔覆层的氧化抗力接近于1Cr18Ni9Ti不锈钢但明显高于45号钢;长时间氧化后涂层组织结构只发生微少的变化,但界面处氧化较严重;激光熔覆层中的氧化产物主要是Al2O3,然后是NiO。     

WC含量对Stellite6激光熔覆涂层耐液态铅铋腐蚀性能的影响

为提高316L不锈钢耐高速流液态铅铋腐蚀能力,采用激光熔覆方法,通过在Stellite6合金中添加不同比重的WC制备熔覆层,将加工好的试样放进400℃的高温铅铋熔融炉进行500 h高速流实验,相对流速设定为3.23 m/s。使用SEM、XRD、EDS、OM和激光共聚焦显微镜观察了熔覆层腐蚀前后的微观组织和表面形貌,结果表明:随着WC含量增加,熔覆层的硬度值也逐渐增加,当WC添加量在10%时,耐磨性最好,表面粗糙度值最低为33.6μm;不同WC含量的熔覆层均能够有效地提升耐蚀性能,当WC添加量在10%时,渗氧层的深度最小,为2.8μm。     

激光熔敷钴合金涂层的抗空蚀和冲刷磨损性能

采用激光熔敷方法在20SiMn低合金钢表面制成了Co合金涂层，以两种目前水轮机转用材20SiMn低合金钢和0Cr13Ni5Mo不锈钢作为对比材料，对涂层进行了空蚀，液固两相流冲刷磨损及空蚀和冲刷磨损联合作用实验，采用失重法并结合能谱分析，X射线衍射分析及显微硬度测量等手段研究了涂层的显微结构和在不同形式损伤下涂层的性能并分析了原因。结果表明：在20SiMn低合金钢表面激光熔敷形成的Co合金涂层有良好的抗空蚀性能，这与涂层在空蚀过程中发生的应力诱发马氏体相变密切相关。良好的抗空蚀性能有利于提高涂层抗空蚀和冲刷磨损联合破坏，从而使涂层表现出与0Cr13Ni5Mo不锈钢接近的抗联合损伤性能。     

微观组织对0Cr17Ni4Cu4Nb马氏体不锈钢的耐点腐蚀性能的影响

采用化学浸泡法和模拟闭塞电池方法研究了固溶+时效和固溶+调整+时效处理的0Cr17Ni4Cu4Nb马氏体不锈钢的耐点腐蚀性能,并与18-8型奥氏体不锈钢(316L)耐点蚀性能进行了对比。结果表明,0Cr17Ni4Cu4Nb马氏体不锈钢组织内富Cu析出相促进了点蚀坑萌生,而点蚀坑发展则与组织形貌有关。固溶+调整+时效处理的0Cr17Ni4Cu4Nb马氏体不锈钢因组织内析出富Cu相多而大,其萌生的点蚀坑密度较高,但由于马氏体板条较细,其点蚀坑尺寸和深度较小;固溶+时效处理的0Cr17Ni4Cu4Nb马氏体不锈钢因组织内析出富Cu相少而小,萌生的点蚀坑密度较低,但粗大的板条马氏体组织导致点蚀坑尺寸和深度较大。与18-8型奥氏体不锈钢耐点蚀性能对比表明,通过对0Cr17Ni4Cu4Nb马氏体不锈钢进行合理的热处理,其耐点蚀性能可与18-8型奥氏体不锈钢相当。     

激光熔覆镍基合金与铝反应合成Ni-Al金属间化合物覆层的研究

以镍基合金和铝为原料,利用激光熔覆技术在低碳钢表面反应合成Ni-Al金属间化合物覆层。采用SEM,EDX,TEM和XRD等表征手段对试样的组织和相结构进行分析。结果表明:激光熔覆镍基合金与铝反应合金覆层由β-Ni Al和γ′-Ni3Al两相构成,两相中均固溶有一定量Fe,Si元素。β-Ni Al相含量较多,为细小、均匀、交错分布的树枝晶,Ni,Al间的反应放热使树枝晶呈现等轴化趋势;γ′-Ni3Al相含量较少,呈连续网状分布于β-Ni Al树枝晶周围,这种结构有利于降低覆层脆性。在1.5kW功率下,激光熔覆镍基合金及铝反应合成的β-Ni Al和γ′-Ni3Al两相合金覆层致密,有少量气孔但无裂纹现象,覆层与基体实现完全冶金结合。     

钛合金表面激光熔覆Ni基合金涂层中析出相热力学模拟计算

采用横流CO2激光器在TC4合金表面熔覆Ni基合金涂层,对激光熔覆层的微观组织、析出相、各合金元素在γ-Ni和M23C6相中含量变化进行了研究.结果表明,熔覆层可分为三个区:熔覆区、结合区和基体热影响区.熔覆区由γ-Ni,TiB2,TiC,M23C6和Ni3B相组成,其中,TiB2,TiC和M23C6细小颗粒均匀分布于γ-Ni初晶上,共晶组织由γ-Ni和Ni3B组成.为揭示TC4合金表面激光熔覆Ni基合金涂层在3500～500K温度范围的相组成及组织变化规律,利用Thermo-Calc软件及相应Ni基合金数据库对TC4合金表面激光熔覆Ni基合金涂层凝固过程中各析出相进行了热力学计算分析,研究了熔覆层中γ-Ni,TiB2,TiC,M23C6和Ni3B各相相对含量和B,C,Cr,Fe,Ni,Ti元素在γ-Ni和M23C6相中的含量随温度变化关系,为TC4合金表面激光熔覆Ni基合金涂层成分设计和工艺优化提供理论依据.     

耐磨耐蚀Fe基激光熔覆层的组织和性能研究

目的 采用同步送粉激光熔覆技术制备兼具耐磨与耐蚀性能的Fe基熔覆层,获取熔覆层的物相组织、硬度与耐蚀性,并研究热处理对熔覆层性能的影响。方法 采用Fe-B-C-Cr-Ni-Mo-Nb-V多组元合金粉末,在304不锈钢基体上制备Fe基耐磨耐蚀熔覆层,并模拟淬火加高温回火的热处理工艺,进行熔覆层热处理试验。采用XRD、SEM表征熔覆层的物相组成和微观组织,采用显微硬度计测试熔覆层的硬度,通过极化曲线和阻抗谱对熔覆层的电化学腐蚀性能进行测试。结果 所制备的激光熔覆层同基体具有良好的冶金结合,熔覆层物相包含奥氏体g相、马氏体α''相和Cr23(C,B)6相。熔覆层的微观组织为亚共晶结构,由尺寸细小的树枝晶和枝晶间层片状共晶组织构成,热处理后还形成了大量微纳尺度的析出相。激光熔覆层的硬度相对于基体硬度提高了2.5~2.7倍,热处理后试样最高硬度达521.4HV。激光熔覆层的自腐蚀电位为−0.428 V,腐蚀电流密度为1.41×10⁻⁵ A/cm²,热处理后的熔覆层自腐蚀电位降低,腐蚀电流密度增大,阻抗值明显减小,耐蚀性降低。结论 利用激光熔覆Fe-B-C-Cr-Ni-Mo-Nb-V多组元合金粉末可制备致密、无缺陷的Fe基熔覆层,细晶强化以及大量硬质共晶组织的存在使熔覆层的硬度得到显著提升。高Cr、Ni含量保证了熔覆层具有良好的耐蚀能力,淬火加高温回火的热处理工艺使熔覆层的硬度提升,但耐蚀能力有一定程度的下降。该Fe基熔覆层在耐磨耐蚀涂层技术领域具有较好的应用前景。