铁基非晶态合金涂层表面耐磨性及耐磨蚀性研究

作     者：赵国强 

作者单位：山东大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张松

授予年度：2014年

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 080502[工学-材料学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

摘      要：非晶态合金材料是继钢铁和塑料后的第三代革命性材料,由于性能优异而得到快速发展。铁基非晶态合金作为非晶态合金典型代表材料之一,凭借优异的耐磨和耐腐蚀性能,在石油、煤电、钢铁和船舶等领域得到广泛应用。但是受制备技术限制,材料的尺寸很小,严重限制铁基非晶态合金在工程领域的应用。利用热喷涂技术将粉材及带材喷涂到基体之上制备成涂层,可以弥补铁基非晶态合金在尺寸方面的不足。众多热喷涂技术中,超音速火焰喷涂凭借火焰温度低、焰流速度高以及涂层质量高等优点得到广泛应用,因此利用超音速火焰喷涂制备铁基非晶态合金涂层成为研究热点。对于有一定配合要求的零部件,喷涂之后需要对涂层表面进行后续加工以达到所需的精度。然而人们对铁基非晶态合金涂层可加工性能缺乏全面了解,只有充分了解铁基非晶态合金涂层可加工性能及加工后表面的耐磨、耐腐蚀性才能获得铁基非晶态合金涂层优异的使役性能。本文针对铁基非晶态合金涂层磨削性能、耐磨性和耐腐蚀性进行了研究。 利用超音速火焰喷涂和等离子喷涂在316不锈钢基体之上制备铁基非晶态合金涂层,在不同的速度及载荷下探究两种热喷涂方法对铁基非晶态合金涂层的影响。X射线衍射结果证明铁基非晶态合金涂层在热喷涂过程中发生部分晶化,涂层大部分还是非晶成分。超音速火焰喷涂制备的涂层相比等离子涂层和基体有更好的耐磨性能,超音速火焰喷涂涂层的磨损形式为磨粒磨损及疲劳磨损共同作用,疲劳磨损为主,等离子火焰喷涂涂层的失效形式为磨粒磨损为主。 采用超音速火焰喷涂制备铁基非晶态合金涂层,设计正交试验利用数控磨床磨削铁基非晶态合金涂层,然后分别研究了磨削后16组试样的摩擦磨损和电化学特性。研究结果表明三个磨削参数中,磨削深度对涂层表面的表面粗糙度及耐腐蚀性能影响最大,进给速度次之;而进给速度对涂层表面耐磨性能影响最大,磨削深度次之;磨削速度对涂层表面的表面粗糙度、耐磨性能和耐腐蚀性能影响较小。最后针对不同的涂层性能选取了相应的最佳磨削参数组合。 本文通过研究铁基非晶态合金涂层可加工性能,耐磨性能,耐腐蚀性能,为改善铁基非晶态合金涂层加工质量,为促进铁基非晶态合金推广与应用提供了技术支持。