铝基粉芯线材及其电弧喷涂涂层高温防护性能的研究

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1、摘要!

2、!_inIt!gFe诅1金属间化合物不仅具有良好的高温强度，而且在高温环境和多种腐蚀介质中具有优异的耐高温腐蚀性能。本文采用电弧喷涂方法在普通材料表面制备Fe—Al金属间化合物涂层，既能够解决Fe-m合金难以加工成型的难题，又能充分发挥其优异的高温耐腐蚀性能，应用前景十分广阔。使用Al带包裹Fe、Ni粉，并加入适量的B和RE等有益元素制备铝基粉芯丝材，采用电弧喷涂技术制备了铝基涂层。系统研究了涂层的常规性能(包括结合强度、显微硬度、孔隙率等)和高温腐蚀性能(包括高温氧化性能、涂盐腐蚀性能、硫化性能等)；运用SEM、XRD、EDS等方法

3、分析了原始涂层和经过腐蚀后涂层的微观形貌，初步探讨了高温下氧化、涂盐热腐蚀及硫化腐蚀机理。本研究的主要成果如下：1．采用舢带包裹金属粉成功制备了铝基粉芯丝材，对其电弧喷涂工艺进行了优化，得到了孔隙率较低的优化喷涂工艺参数，成功制各出了具有典型层状结构的铝基涂层。研究发现涂层中其主要物相为舢、Fe、Ni之间的金属间化合物，其中不乏高铝金属问化合物。2．采用SprayWatch热喷涂检测系统检测了电弧喷涂过程中粒子的温度和飞行速度，结果表明：喷涂粒子的温度和飞行速度变化幅度小，颗粒熔融较充分，粒子飞行速度高，喷涂过程稳定。3．系统研究了铝基涂层的

4、耐腐蚀性能：(1)抗高温氧化性能研究表明，由于铝基涂层Al含量较高，高温氧化时，涂层表面可直接形成A1203保护膜，有效地阻止了涂层的进一步氧化，抗氧化性能良好。(2)涂盐热腐蚀性能研究表明，铝基涂层腐蚀产物中主要是Al、Fe、Ni之间的金属间化合物，没有发现硫化物和低熔点共晶物，可以认为铝基涂层在此温度下的涂盐腐蚀仍以氧化为主，耐热腐蚀性能良好。(3)高温硫化腐蚀性能研究表明，铝基涂层由于铝含量较高，硫化腐蚀最外层主要是A12s3和A1203的混合物，经60h的硫化腐蚀，硫化产物仅产生在涂层北京工业大学工学硕士学位论文表面，说明铝基涂层耐硫

5、化腐蚀性能较好。关键词电弧喷涂；铝基粉芯丝材；Fe．A1金属间化合物：高温氧化；热腐蚀硫化腐蚀AbstractFe·A1intermetallicsnotonlyhaveremarkablehigh—temperaturestrength．butalsopossessexcellenthigh-temperaturecorrosionresistanceathigh·-temperatureandmulti-corrosioncircumstance．Fe-A1coatingsweredeposkedonstructuralmaterials

6、byarcsprayingprocess．NotonlythechallengetomachiningFe—A1alloysCallberesolved，butalsoexcellenthigh—temperaturecorrosionresistanceofFe—A1coatingsCallbeutilized．Inotherwords，Fe—A1coatingshaveagreatvalueforindustries．A1一basecoredwireswerepreparedbyusingA1一striptowrapFe，Nipowder

7、andotherelementssuchasBandRE．A1一basecoatingswereproducedbyarcsprayingprocess．Notonlyconventionalperformance(bondingstrength，microhardnessandporosity)andcorrosionresistance(hi曲-temperatureoxidationcorrosion，saltcoatedcorrosionandsulfidationcorrosion)ofAl-basecoatingswereinve

8、stigated，butalsomicrostructuresoforiginalcoatingsandcorrodedcoatingswerecharacterizedbySEM，XRDandEDS．Mechanismsofhigh-temperatureoxidationcorrosion，saltcoatedcorrosionandsulfldationcorrosionWerediscussed．Resultsareasfollows．1．A1-basecoredwireswerepreparedbyusingA1一striptowr

9、apmetalpowder,andtheirparametersforarcsprayingprocesshavebeenoptimized．Typicallaye