Ni包Al包覆调控Fe基非晶涂层结构及性能的研究

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1、分类号:TB310710-2015131029硕士学位论文Ni包Al包覆调控Fe基非晶涂层结构及性能的研究刘王强导师姓名职称姜超平副教授申请学位级别工学硕士学科专业名称材料加工工程论文提交日期2018年5月2日论文答辩日期2018年5月24日学位授予单位长安大学StudyonStructureandPropertiesofFe-basedAmorphousCoatingsImprovedbyaddingNi-cladAlPowdersAThesisSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：LiuWangqiangSupervisor：A/Pr

2、of.JiangChaopingChang’anUniversity,Xi’an,China论文独创性声明本人声明：本人所呈交的学位论文是在导师的指导下，独立进行研宄工作所取得的成果。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的研宄做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表的成果。本声明的法律责任由本人承担，论文作者签名：另Ｈ年Ｇ月ｂ日论文知识产权权属声明本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属孳校。学校享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利等权利。

3、本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，署名单位仍然为长安大学。？（保密的论文在解密后应遵守此规定）论文作者签名：ｉ年６月Ｓ曰导师签名：年月日＞〇／Ｔ表＆个以！摘要Fe基非晶合金涂层因其独特结构而具有高强度，高硬度和优异的耐磨、耐腐蚀性能，受到广泛关注。然而等离子喷涂涂层因其层状堆积结构导致涂层存在一定量的孔隙，严重影响涂层的性能。通过对等离子喷涂涂层形成过程和孔隙形成机理分析，粒子铺展变形能力差是显著影响涂层形成时粒子相互嵌套叠加，产生孔隙的主要原因。本文利用球磨法将Ni包Al自粘结粉末包覆于Fe基非晶粒子表面制备具有壳-核结

4、构的复合粉末，并将其运用于制备等离子喷涂Fe基非晶复合涂层。研究球磨转速、球磨时间和Ni包Al粉末的加入量对复合粉末微观结构和相成分的影响，确定制备复合粉末最佳的球磨工艺参数。系统研究Ni包Al粉末的加入量对复合涂层孔隙率和非晶含量的影响规律，确定Ni包Al粉末改善Fe基非晶涂层微观结构和性能的机理，得到改善非晶涂层性能的一种结构控制方法，为Fe基非晶涂层的工程应用提供理论和技术支持。复合粉末研究结果表明：（1）适当增加球磨转速可提高包覆型粉末的制备效率和包覆效果。（2）增加球磨时间有利于增加复合粉末中包覆型粉末的数量和其表层微观结构致密度，但会增大复合粉末的粒径并造成粉末污染

5、和氧化。（3）增加Ni包Al粉末的加入量有利于增加复合粉末中包覆型粉末的数量和包覆层的厚度，过多加入则会导致复合粉末非晶含量降低。制备包覆型粉末最佳的球磨参数为：球磨转速240r/min，球料比10:1，球磨时间为3h，Ni包Al粉末的加入量为10wt.%。复合涂层结构研究结果表明：（1）Ni包Al粉末的加入有利于改善Fe基非晶粉末的熔化状态，涂层中的未熔粒子基本消除，复合涂层呈现由Fe基非晶和Ni3Al共同组成的层状结构，涂层孔隙率由6.69%降低为1.12%，复合涂层非晶含量降低不明显。（2）Ni包Al粉末的加入量越多，复合涂层中的非晶含量越低，当加入量达到为15wt%时复

6、合涂层中有裂纹产生。（3）TEM研究表明，复合涂层由非晶相镶嵌着晶化相组成，晶化相的粒径基本呈纳米级。复合涂层性能研究结果表明：（1）Ni包Al粉末的加入会降低涂层的显微硬度，但合理选择加入量有利于提高其耐磨性。Fe基非晶涂层的摩擦系数为0.3259，10wt.%Ni包Al添加制备的复合涂层的摩擦系数为0.2561，相同载荷下，其磨损量为Fe基非晶涂层的1/2。Fe基非晶涂层的磨损机理主要是磨粒磨损，涂层粒子的断裂和脱落；复合涂层的磨损机理主要是磨粒磨损、粘着磨损并伴有少量涂层粒子的断裂和脱落。（2）在电化学腐蚀中，复合涂层具有比Fe基非晶涂层更低的腐蚀电流密度和更宽的钝化区。

7、I120h盐水浸泡腐蚀实验表明，添加10wt.%Ni包Al制备的复合涂层腐蚀后试样的增重量仅为Fe基非晶涂层的1/5。在3.5wt.%NaCl溶液中复合涂层主要发生点腐蚀，Fe基非晶涂层主要发生缝隙腐蚀，涂层中产生的腐蚀产物均主要聚集在孔隙位置。关键词：等离子喷涂，Fe基非晶复合涂层，壳-核结构，耐磨性，耐腐蚀性IIAbstractFe-basedamorphousalloycoatingshavebeenattractedmoreattentionduetoitsuniquestructu