等离子喷涂fe基非晶合金涂层的组织与性能研究

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1、摘要本学位论文的任务是利用等离子喷涂技术制备Fe基多组元非晶合金涂层(涂层中含有C、Si、B、W、Cr、Mo、Ni等元素)。通过显微硬度测量、拉伸实验、XRD分析、SEM观察、磨损实验、腐蚀实验等方法，研究了非晶合金涂层的组织结构、显微硬度、涂层与基体间的结合强度、涂层的晶化行为以及涂层的耐磨损和抗腐蚀的性能。Fe基非晶合金涂层具有组织均匀、致密度高、孔隙率低、氧化物含量较少的特点。拉伸实验表明，大部分样品的断裂发生在涂层和基体的结合处，结合强度随着喷涂层厚度的增加而减小。非晶合金涂层的显微硬度约为900Hv，随厚度的增加，涂层的抗开裂韧性逐渐降低，而涂层的显

2、微硬度基本上没有变化。差热分析测试表明，非晶合金涂层在596．1oC～624．70C时出现放热峰，表明5900c附近开始急剧结晶。在2000C以下热处理时，涂层仍然保持着非晶的组织结构，硬度随热处理温度的变化不大，同时非晶合金涂层的抗开裂韧性得到改善；在520。C～660。C之间热处理时，涂层逐渐晶化，首先析出以F023(C，B)6，Fe23B6为主的硬质化合物相，随保温时间继续延长，亚稳的Fe23(C，B)6和Fe23B6相减少，并逐渐转变为稳定的Fe固溶体相和Fe3B相，并且Fe固溶体相逐渐成为主要相，晶粒尺寸也逐渐长大而形成树枝晶。在4500C～7300

3、c温度区间进行热处理时，涂层硬度随热处理温度的升高呈先增后降的变化趋势，在5900C～610。C附近，硬度达到最大值，经5900C一4h热处理后，获得了晶粒尺寸为20nm的纳米组织，其硬度约为1250Hv。非晶合金涂层的耐磨损性能较好，在滚动磨损条件下以磨粒磨损为主，磨损表面比较平整，但有磨擦划痕出现；经晶化热处理后，涂层的耐磨损性能变差，由于涂层脆性增大，其磨损转变为接触疲劳磨损，在磨擦表面形成裂纹并扩展，导致了涂层块状剥落。非晶合金涂层具有很好的抗OH一的腐蚀能力，并且抗cl_离子的腐蚀性能要强于抗SO。卫的腐蚀性能。在极化实验中，随着厚度的增加，喷涂态非

4、晶合金涂层的钝化区域加宽，电流逐渐减小，表明，涂层具有很好的抗Cl一离子和抗S04。2离子的腐蚀能力。关键词等离子喷涂；非晶态合金；组织结构；磨损；腐蚀A籽ST装AC零Inthispaper，amorphousalloycoatingispreparedbyplasmaspraying，thecoatingisFebasedalloywhichcontentssomeC，Si，B，W，Cr，Mo。Nietc．Bythemethodsofthemicrohardness，tensileexperiment，X．raydif“action(XRD)，scannin

5、gelectronmicroscopy(SEM)．wearingexperiment，corrosionresistanceexperimentetc，themicrostructure，microhardness，bondingstrength，crystallizingbehavior，wear—resistantpropertiesandcorrosion·resistantcharacteristicsoftheamorphousalloycoatinghavebeenstudied．Thecoatinghashomogenousmicrostruct

6、ureandcontainsonlyalittlemicro—poresandoxides．Tensilefractureoccursattheinterfacebetweencoatingandsteelsubstrateduringtensileexperiment，thebondstrengthreduceswiththecoatingthicknessrising．ThemicrOhardnessofthecoatingisabout900薹毛v．TheDSCshowstheamorphousalloycoating’Sthermopositivepe

7、akisabout596．1。C～624．7。C．crystallizingtemperatureisabout590。C。Whentheheattemperatureisbelow200。C，thecoatingisstillamorphousstructure，andthehardnesschangealittle，butthetoughnessofcrackresiStantbecomebetterafter2000C一4hheattreatment．Whentheheattreatmenttemperatureisamong520。C～6600C，th

8、econtentofcrystalli