感应熔覆石墨烯复合涂层的组织与性能研究

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1、图书分类号TG178密级公开注1UDC______________________________________________________________全日制工程硕士学位论文感应熔覆石墨烯复合涂层的组织与性能研究姬秀芳（作者姓名）校内指导教师（姓名、职称）刘和平副教授校外指导教师（姓名、职称）____________________________________申请学位级别工程硕士所在领域（研究方向）材料工程论文提交日期2018年4月10日论文答辩日期2018年5月28日学位授予日期________年_____

2、_月______日论文评阅人侯利锋教授潘保武教授答辩委员会主席霍文娟教授2018年6月4日注1：注明《国际十进分类法UDC》的分类中北大学学位论文感应熔覆石墨烯复合涂层的组织与性能研究摘要316L不锈钢是一种具有优良耐腐蚀和较好高温力学性能的奥氏体不锈钢，广泛应用于海洋工业、石油工业、化学及造纸行业以及高温螺栓螺母等材料方面。然而，316L不锈钢在腐蚀条件下尚不能满足同时存在摩擦磨损工况条件下的应用，对316L不锈钢的性能如耐腐蚀、耐磨损提出了更高的要求，因此，提高316L不锈钢的耐蚀耐磨综合性能具有重要意义。因采用传统的

3、方法未能获得耐蚀耐磨综合性能且兼顾良好表面结合强度。本文以316不锈钢粉末为基体粉末，石墨烯作为增强体，通过感应熔覆方法在316L不锈钢表面成功制备出了不锈钢石墨烯复合涂层，获得了耐蚀耐磨高性能涂层。通过成分和工艺的设计，研究了熔覆工艺与力学性能的关系，获得了最佳工艺和处理方法。利用金相显微镜、扫描电镜和XRD，研究了不同熔覆工艺对涂层组织结构及性能的影响。同时利用MFT-4000多功能材料表面性能试验仪、电化学工作站等对涂层的组织、物相、形貌等进行了分析，探究石墨烯的耐磨耐蚀机理。实验结果表明，涂层硬度随着电流的增大而提

4、高，涂层硬度随着石墨烯含量的增加而逐渐提高。石墨烯含量为0.5%时，涂层硬度约为252HV，涂层硬度较基体提高了近47%。不同处理工艺对熔覆层表面形貌有着较大的影响。横截面组织可以分为三部分，涂层、过渡区、基体，整个横截面没有气孔、夹杂、裂纹等缺陷，致密度良好。随着石墨烯含量的增加使得涂层的耐磨性提高，石墨烯的添加改善了耐磨损性能。通过添加石墨烯，涂层的耐蚀性能得到明显改善。本文证实了石墨烯能够提高316L不锈钢的耐腐蚀耐磨损性能，为更好地理解和改进感应熔覆石墨烯复合强化处理技术奠定了理论基础，为该技术今后工业实际应用提供

5、重要的技术支持。关键词：感应熔覆，石墨烯，316L不锈钢，显微组织，耐磨性，耐蚀性中北大学学位论文StudyonmicrostructureandpropertiesofgraphenecompositecoatingspreparedbyinductioncladdingAbstractAsanausteniticstainlesssteelwithexcellentcorrosionresistanceandgoodhightemperaturemechanicalproperties,316Lstainlessste

6、eliswidelyusedinmarineindustry,petroleumindustry,chemicalandpapermakingindustries,andhightemperatureboltsandnuts.However,316Lstainlesssteelcannotmeetprojectneedsunderthebothconditionsoffrictionandwear.Becauseofthis,316Lstainlesssteelwasputforwardhigherrequirements

7、.Sothecomprehensiveperformanceofthegrindingisofgreatsignificanceanditimposeshigherrequirementsonthepropertiesof316Lstainlesssteelsuchascorrosionresistanceandwearresistance.Therefore,thecorrosionresistanceof316Lstainlesssteelisimproved.Thecomprehensiveperformanceof

8、thegrindingisofgreatsignificance.Ithasnotbeenpossibletoobtainthecombinedpropertiesofcorrosionresistanceandwearresistancewithadoptionoftraditionalmethods