热处理对等离子喷涂316L不锈钢涂层组织和性能的影响

利用大气等离子喷涂和低压等离子喷涂在不同的基体温度下制备了316L不锈钢涂层,分别使用光学显微镜和显微硬度计研究涂层的组织和性能,并且对涂层进行了退火处理,研究了涂层的组织性能的变化。结果表明,对于低压等离子喷涂,通过改变基体温度,可以获得层片状组织和等轴晶组织的涂层,并且对层片状组织的涂层进行热处理,可以使其转变为等轴晶结构涂层;而对于大气等离子喷涂通过改变基体温度以及对涂层进行后续热处理,均不会形成完全的等轴晶结构涂层。在涂层硬度方面,对于原始涂层而言,等轴晶涂层的硬度低于层片状组织涂层,对于大气等离子喷涂经过热处理后的涂层硬度明显降低。     

热处理温度对大气等离子喷涂316L不锈钢涂层组织和性能的影响

目的研究316L不锈钢涂层在不同热处理温度下组织结构和性能的变化规律,提高该涂层的摩擦学性能。方法利用大气等离子喷涂(APS)技术制备316L不锈钢涂层,对喷涂态涂层进行300~700℃热处理。通过光学显微镜(OM)和X射线衍射仪(XRD)观察分析涂层的显微组织和相组成,利用维氏硬度计测试涂层的显微硬度值。采用摩擦磨损试验机和三维光学显微镜测试涂层的摩擦系数和磨损率,利用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)观察磨痕表面并对磨损机制进行深入分析。结果喷涂态316L不锈钢涂层的厚度约为350?m,显微硬度值为335HV0.1,涂层组织中含有未熔颗粒、孔隙和氧化物等。在干摩擦条件下,涂层的摩擦系数稳定在0.75左右,磨损率为(1.329±0.14)×10-5 mm3/(N·m)。随着热处理温度的升高,涂层扁平颗粒界面处的氧化行为明显,同时涂层内部的孔隙缩小,涂层结构更加致密,使得涂层显微硬度提高了30%。涂层的耐磨性能在700℃热处理条件下最佳,磨损率为(1.149±0.26)×10-5 mm3/(N·m),较喷涂态涂层降低14%,磨损机制以疲劳磨损和粘着磨损为主。结论热处理有助于提高316L不锈钢涂层的显微硬度,700℃热处理可有效提高涂层的耐磨性。     

电弧喷涂316L不锈钢涂层的结构与性能

采用电弧喷涂优化工艺制备316L不锈钢涂层,利用扫描电镜、能谱仪和X射线衍射仪等对涂层的组织及物相进行分析,同时对涂层的硬度、结合强度进行了测定。结果表明：涂层具有典型的层状形貌,涂层截面较为致密,局部区域出现粗大孔洞;涂层与基体之间主要为机械结合,结合强度较高;涂层硬度的最大值出现在涂层中部,靠近界面的基体组织发生加工硬化。     

超音速火焰喷涂316L不锈钢涂层性能研究

采用超音速火焰喷涂技术(HVOF)在高强钢表面制备了316L不锈钢涂层,利用扫描电镜、显微硬度仪、电化学测试系统等设备对涂层金相组织、硬度、结合性能和抗腐蚀性能等进行了测试,并分析了WC-CoCr中间层对316L不锈钢粉末涂层结合强度及涂层界面的影响。结果表明:超音速火焰喷涂316L不锈钢粉末颗粒在喷涂中变形充分,形成较致密的涂层,并具有超过400 HV0.1的显微硬度;涂层具有较高自腐蚀电位,耐蚀性优于高强钢;涂层结合强度随着涂层厚度的减小、基体硬度的增加而提高;WC-CoCr底层可改善涂层界面结合,从而改善316L不锈钢涂层的结合性能。     

先进喷涂技术制备316L不锈钢涂层的结构与性能研究

相较于铝、铜等有色金属涂层,316L不锈钢涂层具有较高硬度和耐磨性、良好的耐腐蚀等特性,在诸多工业领域均有迫切需求。本文采用冷喷涂和大气等离子喷涂技术制备了316L不锈钢涂层,分别借助扫描电镜、显微硬度和磨损试验等检测手段研究了涂层的微观结构、显微硬度和磨损特性,对比探讨了涂层的磨损机理。试验结果表明,大气等离子喷涂制备的316L不锈钢涂层层状结构明显,存在大量的孔隙。而冷喷涂316L不锈钢涂层非常致密,且无明显氧化。冷喷涂涂层较低的孔隙率和沉积过程中的加工硬化现象,使得冷喷涂316L不锈钢涂层的硬度明显高于大气等离子喷涂涂层,具有更好的耐磨性。冷喷涂涂层在摩擦过程中的摩擦磨损机理主要为磨粒磨损,而大气等离子喷涂制备的316L不锈钢涂层的磨损机理为磨粒磨损和疲劳磨损的复合磨损形式。     

低压等离子喷涂纳米YSZ涂层的结构及力学性能

采用低压等离子喷涂技术制备具有新型结构的纳米YSZ涂层,研究电弧电流和粉末松装密度对涂层微观结构以及力学性能的影响。结果表明,松装密度为0.95g/cm3的粉末在喷涂过程中因电流升高而引起的晶粒生长的程度远低于松装密度为1.4g/cm~3的粉体。当电流超过350A后,两种粉末所对应的涂层的Weibull模量分布均发生从二元结构向单一值的转变,但转变后涂层的结构均呈现出有别于传统涂层结构的细等轴晶结构。硬度与弹性模量的分析结果表明具有细等轴晶结构的涂层较在350A电流下形成的二元结构纳米涂层具有更高的平均硬度与弹性模量。当采用密度为1.4g/cm~3的粉末时,所对应涂层的断裂韧性Weibull曲线随电流波动较大。     

热处理工艺对316L不锈钢微丝组织和性能的影响

分别对 316L不锈钢微丝拉拔过程中的几道丝材进行了退火处理 ,研究了退火温度与保温时间对不同压缩率丝材的显微组织与力学性能的影响。结果表明 ,再结晶后的显微组织为完全奥氏体组织。丝径为0 2 4 5mm(压缩率为 83% )与0 113mm(压缩率为 96 % )的丝材 ,采用 10 5 0℃× 10s的热处理工艺 ,其再结晶后的晶粒度可达 11级 ,并具有优良的力学性能。丝径为0 0 3mm微丝的最佳退火工艺为 10 5 0℃× 1s。     

低压等离子喷涂NiCoCrAlYTa涂层高温抗氧化性能

采用低压等离子喷涂技术在镍基单晶高温合金上制备了NiCoCrAlYTa涂层,研究了不同功率参数制备的涂层在900℃175 h氧化后的特性,探讨了该涂层的氧化和退化机理.结果表明,3种功率制备的涂层都达到完全抗氧化级水平,其平均氧化速率分别为0.01 g/m2·h、0.01g/m2·h和0.0026g/m2·h,但不同涂层的氧化行为有所不同.3种试样氧化后表面形成了大量的β-Al2O3,并在涂层表面发生选择性氧化.X衍射分析表明,涂层发生了退化.     

大气等离子喷涂TiB2-316L不锈钢基复合涂层及其耐磨性能

分别采用高能球磨制备了TiB2含量(质量分数)为10%的316L不锈钢基复合粉,高能球磨与喷雾干燥造粒工艺制备了TiB2含量(质量分数)为40%的316L不锈钢基复合粉,大气等离子喷涂制备相应的TiB2-316L不锈钢基金属陶瓷涂层与316L不锈钢涂层.室温下采用高速环块磨损试验研究TiB2-316L不锈钢基金属陶瓷涂层的磨损特性.采用X射线衍射分析涂层物相,扫描电镜分析喷涂粉末、涂层结构和摩擦副磨损表面形貌.结果表明,大气等离子喷涂两种制粉工艺获得的316L不锈钢基TiB2复合粉能获得较耐磨的316L不锈钢基TiB2复合涂层,耐磨性高于316L不锈钢涂层,且TiB2在复合涂层中增强涂层耐磨性的原因是TiB2颗粒在涂层316L韧性基体中充当强化相,且TiB2在摩擦接触处摩擦氧化形成的氧化产物具有自润滑特性,能减少涂层的磨损量.     

AZ80镁合金表面冷喷涂316L涂层的微观组织及性能

为了提高AZ80镁合金的耐磨及耐腐蚀性能,利用冷喷涂技术在其表面制备了316L不锈钢涂层。采用X射线衍射仪及扫描电镜对涂层的相结构、微观组织及粒子与基板的碰撞行为进行了分析,采用万能力学试验机测试了涂层的结合强度及内聚强度,并分别测试了涂层与块体的摩擦磨损及电化学腐蚀性能。结果表明:冷喷涂316L粒子与镁合金基板的碰撞行为主要呈现两种方式,一种是粒子在镁合金基板表面产生冲蚀坑,未能形成有效结合,另一种是粒子以球形方式嵌入镁合金基板内部,基板在两种碰撞行为中都形成射流,结合机理主要是机械咬合。316L涂层磨损率为1.16×10~(-4) mm~3/(N·m),其耐磨性较镁合金提高了8倍,涂层的自腐蚀电流较镁合金基体降低了4个数量级,能够有效保护镁合金基板。     

316L不锈钢表面Ta涂层的制备及性能

为改善316L不锈钢在体液中的生物相容性,采用双辉等离子体表面合金化技术在其表面制备了Ta涂层,并使用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)对Ta涂层的形貌、成分分布和物相结构进行分析,借助划痕仪、往复摩擦磨损试验机和电化学工作站对涂层的结合强度、磷酸盐缓冲溶液(PBS)中的耐磨性及耐蚀性进行研究。结果表明:所制备的Ta涂层由厚度均为2μm左右的沉积层和扩散层组成,主要物相为α-Ta,涂层与基体的结合强度良好,发生破裂的临界载荷达到111 N。Ta涂层的比磨损率仅为基体的12.5%,自腐蚀电位比基体提高234 mV,腐蚀电流密度则降低2个数量级,磨损前后涂层样品的腐蚀速率分别为基体的1.9%和3.6%。表明Ta涂层能显著提升316L不锈钢在PBS溶液中的耐磨性和耐蚀性。     

低温低压等离子弧辅助离子渗316L不锈钢的耐磨耐蚀性能

目的提高316L不锈钢的硬度、耐磨性。方法在400℃、2 Pa下,利用空心阴极直流弧辅助,进行了316L奥氏体不锈钢离子渗氮(PN)、离子氮碳共渗(PNC)及离子氮碳共渗加离子渗氮复合(PNC+PN)处理。针对处理后的样品,用莱卡显微镜、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、维氏硬度仪、3D形貌仪、球盘式摩擦磨损仪及电化学工作站等对组织、形貌、物相、机械性能及耐蚀性能进行表征。采用显微硬度计、微纳米综合力学系统测试分析处理后样品的力学性能。结果在空心阴极直流弧辅助下,三种工艺可获得超过3 mm/h的渗层生长速度。同316L不锈钢基体相比,PNC+PN复合处理样品的表面硬度提高3倍以上,在3.5%Na Cl中性电解质中的耐蚀电流密度降低约50%。结论 PNC处理和PNC+PN复合处理可获得更大的渗层厚度和更高的表面硬度,渗层中C、N含量越高,渗层组成相的晶格参数越大,渗层中产生的滑移带密度越大。低温低压等离子弧辅助离子渗不仅能有效提高316L不锈钢的表面硬度,还能提高不锈钢的耐蚀能力。     

激光熔覆316L不锈钢涂层组织和性能的研究

目的提高45#钢的使用性能和耐蚀性。方法以316L不锈钢粉末为熔覆材料,在45钢退火基体表面制备不锈钢熔覆层,采用CCD中心组合设计,利用金相法检测熔覆层的几何形貌参数,利用光学显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)分析熔覆层的显微组织,采用显微硬度计和磨损试验机测试熔覆层的显微硬度和磨损性能,利用电位极化曲线测试熔覆层的耐腐蚀性能。结果当激光功率为600 W,扫描速度为22.5mm/s,送粉速率为0.18 r/min时,熔覆层与基体呈良好的冶金结合。熔覆层的硬度在461.3~559.8HV,是基材硬度的2倍左右;磨损量为0.0146 g,是基材的0.1倍;摩擦系数较为稳定,保持在0.5左右,是基材的0.3倍左右;自腐蚀电流密度为3.274×10~(-7) A/cm~2,是基材的0.7倍左右。结论在45钢表面激光熔覆316L不锈钢涂层后,可有效提高其耐磨性和耐蚀性。     

316L不锈钢表面NbC涂层的制备与性能评价

目的探究NbC涂层作为惰性涂层在模拟体液中的耐腐蚀性能及血液相容性能,并为NbC涂层作为生物惰性涂层改善316L不锈钢心血管支架的表面性能提供参考依据。方法采用物理气相沉积法制备NbC涂层,并通过优化工艺参数改善涂层性能。采用扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、X射线衍射仪(XRD)、纳米压痕仪和原位纳米划痕仪,对涂层的微观结构及性能进行研究。采用循环伏安法对涂层的耐腐蚀性能进行表征。采用血小板粘附实验对涂层的血小板粘附行为进行了评价。结果制备的涂层具有结合性能强和致密度高等优点。随着基体温度的升高,NbC涂层的力学性能、耐腐蚀性能及血小板粘附特性均得到明显改善,硬度及弹性模量分别由(12.5±0.2)GPa和(213±0.8)GPa上升到(24.5±0.4)GPa和(275±1.1) GPa,自腐蚀速率优化明显,由8.76×10~(-6)A/cm~2降到1.98×10~(-8)A/cm~2。结论 NbC涂层在模拟体液中具备与316L不锈钢相当的稳定性,但其腐蚀速率远低于316L不锈钢,血小板粘附数量及变形较基体316L不锈钢得到显著改善,有望成为改善316L不锈钢表面性能的惰性涂层。     

封闭处理对316L不锈钢超声场下磷化膜性能的影响

316L不锈钢因其优良的力学性能、耐蚀性以及相对较低的价格成为人工关节、固定支架、齿科、心脏外科等植入材料之一。但316L不锈钢在临床应用中仍然存在着耐磨性差以及对人体有害元素镍离子的溢出等问题,为了改善316L不锈钢的生物医用性能,在316L不锈钢磷化处理中引入超声场,并采用封闭处理提高磷化膜的致密性,通过单因素试验法优化封闭处理工艺参数。借助扫描电子显微镜、X射线衍射仪、电化学工作站等仪器对磷化膜的表面形貌、结构、耐蚀性、抗凝血性能和镍离子溢出等性能进行研究。结果显表明:经过封闭处理后,磷化膜的孔隙率由原先的9.8%下降到2.9%;磷化处理后的试样均能诱导类骨磷灰石形成,抗凝血时间从基材的25 min增加到60 min以上;镍离子的溢出量从基材的1.827μg/m L降低到0.134μg/m L,有效阻隔了镍离子的溢出。     

激光快速成形316L不锈钢的组织及性能

基于一般快速成型原理，采用激光熔化同轴输送的316L不锈钢粉末，在沉积基板上逐层堆积出薄壁金属零件，所制零件组织致密，成分均匀，具有快速凝固组织特征，力学性能与铸态及铸造退火态相当，可满足直接使用要求。     

316L奥氏体不锈钢的腐蚀行为

综述了316L奥氏体不锈钢应用过程中的腐蚀行为,包括晶间腐蚀、应力腐蚀开裂、缝隙腐蚀、环烷酸腐蚀、大气腐蚀和海水腐蚀。同时介绍了合金元素Mo、N和Al,以及电解质类型、温度、浓度等因素对其腐蚀行为的影响。最后讨论了应用中存在的问题,并对未来的发展做了一些展望。     

电化学蚀刻-掺杂316L不锈钢制备PEMFC双极板

目的 研究在0.5 mol/L KNO3和0.1 mol/L HNO3混合溶液中,电极电位对316L不锈钢(316LSS)表层微观形貌、化学组成、耐腐蚀性能和界面接触电阻的影响,以解决316LSS双极板在质子交换膜燃料电池中服役时腐蚀和表面接触电阻较大的问题.方法 借助于电化学交流阻抗、循环伏安、计时电流和动电位极化测试,对316LSS表面发生的电化学反应及改性后性能进行研究.利用电化学工作站、扫描电镜及X射线光电子能谱分析仪,对316LSS的耐腐蚀性能、微观形貌及化合价进行表征,并测量界面接触电阻和反应后溶液中铁铬金属离子浓度进行测量.结果 在0.5 mol/L KNO3+0.1 mol/L HNO3的混合溶液中,316LSS表面发生的反应为不可逆过程,当改性电位为–0.5 V(vs.SCE)时,交流阻抗低频区出现了代表物质吸附的感抗弧,电位负移到–0.6 V(vs.SCE)和–0.7 V(vs.SCE)时,表面发生点腐蚀和晶界腐蚀,膜层的完整性被破坏.最佳电位–0.5 V(vs.SCE)改性后316LSS表面出现凸起结构,表层元素分析发现关键合金元素铬主要以氧化铬和氮化铬形式存在,–0.5 V(vs.SCE)对应的氮化铬占比达54.8％.在140 N/cm2的压力下界面接触电阻与施加电位呈现抛物线关系,最小电阻值为8.7 m?·cm2(–0.5 V(vs.SCE)).改性后的316LSS耐腐蚀性能显著提升,最佳样品的腐蚀电流密度和腐蚀电位分别为0.065μA/cm2和136.738 mV,在模拟燃料电池中运行650 h时,腐蚀电流密度为3.4μA/cm2.结论 电化学改性316LSS的物理化学性能与施加电位大小密切相关.由于316LSS表层钝化膜在电化学反应过程中发生选择性溶解以及原位氮掺杂,促使钝化膜厚度减薄,掺杂氮元素稳定了膜层结构和提高了导电性能,消除了钝化膜对双极板性能的不利影响.最佳改性电位下316LSS表面发生选择性蚀刻形成致密的凸起状氮掺杂膜层,改善了316L不锈钢双极板综合性能.