镍铝青铜表面激光熔覆非晶复合涂层及耐磨耐蚀性能研究

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镍铝青铜具有良好的力学性能和耐海水腐蚀性等优异性能,是目前船舶螺旋桨的主要材料。随着船舶业的发展和航海需求不断提高,螺旋桨作为船舶的主要推进设备,不但会遭受强烈的冲刷腐蚀和空泡腐蚀,而且还会有泥沙磨损及生物污损等,对镍铝青铜的耐磨耐蚀性能要求更为严苛。本文首先分析了激光熔覆(功率、扫速)对镍铝青铜表面熔覆层组织结构的影响规律,在此基础上制备得到非晶复合涂层,研究了镍铝青铜非晶复合涂层的耐磨和耐腐蚀性能及机理,进一步推进螺旋桨服役寿命的提升。主要的内容和结果如下:(1)研究了激光功率和扫描速度对熔覆涂层微观组织的影响规律。研究结果表明:不同激光工艺参数下所得熔覆层的物相大致相同,随着激光功率的增加,衍射峰强度先下降后又升高,涂层上部的等轴晶先减少后增多,并有粗大的枝晶生成;随着扫描速度的增加,所得涂层的衍射峰减少,峰强降低,顶部区域的等轴晶减少,非晶相增多;熔覆层与基体的结合区组织由粗大的树枝晶或胞状晶组成,随着扫描速度的增加,其枝晶区厚度减少,表明扫描速度的增加有利于抑制晶粒的生长。(2)制备了Cu45Zr47Al8非晶/晶体复合涂层,研究了涂层的力学性能和耐磨性能。研究结果表明:激光功率为600W下涂层的显微硬度和耐磨性能随扫描速度的增大而逐渐提高,这与涂层中的非晶含量变化规律是一致的;激光功率700W下的涂层,其显微硬度随扫描速度的增加先升高后降低,其耐磨性能较基体并没有明显的变化;而激光功率800W下的涂层,其显微硬度随扫描速度呈现无规律变化,耐磨性能较基体反而变差。(3)研究了激光熔覆工艺对熔覆涂层的耐腐蚀性能影响及机理。研究结果表明:由极化曲线测试结果可知基体和涂层曲线相似,均发生了自钝化现象,但钝化区间及点蚀电位有所不同;在激光功率为600W下,随着扫描速度的增加,其耐腐蚀性能逐渐提升,这和涂层中所含非晶含量是呈正相关的;而700W和800W所得到的涂层相比于基体其耐腐蚀性能也有一定程度的提高,但并没有明显的规律;不同工艺参数下所得涂层的电化学阻抗谱半径均大于基体,其变化趋势与极化曲线测试结果是相符的;分析了非晶复合涂层的腐蚀机理。
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