【摘 要】
：
高熵合金是一种原子百分比大于5%,小于35%的具有高熵效应的多主元合金,具有硬度高,优异的耐磨耐蚀等性能。高熵合金体系的高速发展,为材料表面制备高性能涂层改性提供了更多的选择。电火花沉积技术是一种极具发展潜力的高熵合金涂层制备技术。采用电火花沉积技术制备高熵合金涂层,不仅可以改善材料的表面性能,也可拓宽高熵合金的应用领域,具有广阔的应用前景。本文基于原子半径差（δ）、混合焓（ΔHmix）、混合熵（
论文部分内容阅读
高熵合金是一种原子百分比大于5%,小于35%的具有高熵效应的多主元合金,具有硬度高,优异的耐磨耐蚀等性能。高熵合金体系的高速发展,为材料表面制备高性能涂层改性提供了更多的选择。电火花沉积技术是一种极具发展潜力的高熵合金涂层制备技术。采用电火花沉积技术制备高熵合金涂层,不仅可以改善材料的表面性能,也可拓宽高熵合金的应用领域,具有广阔的应用前景。本文基于原子半径差（δ）、混合焓（ΔHmix）、混合熵（ΔSmix）、价电子浓度（VEC）和电负性差（Δχ）等参数设计了FeCoNiCrCuAlx（x=0、0.5、1.0、2.0和2.8at.%）高熵合金体系。采用真空吸铸法制备直径3mm的FeCoNiCrCuAlx电极材料,然后采用电火花沉积技术,在45Mn2钢基体上制备高熵合金涂层。采用光学显微镜、X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）、显微硬度计、摩擦磨损试验仪和电化学工作站等对电极材料及制备涂层的相组成、微观组织结构、硬度、耐磨性能及电化学腐蚀行为进行了研究。试验结果表明,高熵合金电极材料与涂层的结构与Al含量有关,当x=0、0.5时,为单一FCC结构,当x=1.0时,开始出现BCC,为FCC+BCC结构;当x=2.8时,为单一BCC结构。铸态电极皆为树枝晶形貌,除Cu元素在枝晶间偏析,其余元素分布均匀。当Al含量x=（0、0.5、1.0、2.0、2.8）时,平均硬度值分别为151.2HV、178.5HV、485.7HV、582.5HV和673.3HV。x由0.5增长到1.0时,由于BCC相的出现,硬度值骤增。x=（0.5、1.0、2.8）的摩擦系数和磨痕宽度分别为0.45、744.5μm,0.37、503.0μm和0.26、369.0μm,随着相结构从FCC到FCC+BCC再到BCC的转变,摩擦系数和磨痕宽度都减小。FeCoNiCrCuAlx（x=0、0.5、1.0、2、2.8）涂层表面形貌呈典型的溅射沉积特征,为银灰色丘陵状。涂层均匀连续,平均厚度约为58.6μm,随着Al含量增多,脆性增大,涂层中出现夹渣和裂纹等缺陷。沉积层元素与基体发生元素扩散,涂层与基体呈现良好的冶金结合。涂层的平均显微硬度分别为196.4HV、228.1HV、259.8HV、282.3HV和311.2HV,摩擦系数分别为0.43、0.39、0.36、0.33和0.31,随着Al含量增大,涂层的摩擦系数降低,硬度增大,耐磨性提高。涂层自腐蚀电位和自腐蚀电流密度分别为-0.502V、9.204μA·cm-2,-0.547V、22.660μA·cm-2,-0.555V、15.973μA·cm-2,-0.570V、15.746μA·cm-2和-0.581V、11.175μA·cm-2。在3.5wt.%Na Cl溶液中的耐蚀性研究表明,随着Al含量的增加,自腐蚀电位逐渐减小而自腐蚀电流密度逐渐增大,容抗弧半径减小,涂层的耐蚀性能下降,但耐蚀性能显著高于45Mn2钢基体。
其他文献
随着我国管道工业的发展,管道泄漏、局部减薄等一系列安全问题频繁发生,在役焊接具有修复时间短、速度快、对环境污染小等优点,烧穿失稳是其首先要解决的问题。在役焊接烧穿受到焊接工艺参数、管道结构因素及内部介质因素的影响,是一个结构场、温度场、应力场等多场耦合下的动态过程,早期研究烧穿失稳判据考虑的因素不够全面,本课题在综合考虑温度场、结构场和应力场的基础上,采用剩余强度法和高温塑性失效准则,综合研究在役
CO2腐蚀是油气开采和输送过程中最常见的腐蚀形式之一。在油气输送过程中,管道内流体的流动是影响CO2腐蚀过程的重要因素。如何通过模拟集输管线内部的动态腐蚀环境还原流体流动对高温高压管线CO2腐蚀的影响机制原貌,是腐蚀科学和工程领域共同关心的问题。本文以X65管线钢作为研究对象,采用自行设计的高温高压流动腐蚀环路模拟集输管线内部的动态腐蚀环境,通过腐蚀模拟实验、高温高压原位电化学测试及现代表面分析技
2205双相不锈钢最初由瑞典Sandvik公司于20世纪70年代针对油井管及其他管线要求开发,为中合金型双相不锈钢的代表品种,兼具铁素体与奥氏体不锈钢的优良特性,综合耐腐蚀性能优越。以2205双相不锈钢作为复合管内衬层,X80钢为基层,可使复合管具有较高的承载能力,优异的耐孔蚀性能,并节省工程成本。随油气开采、运输环境的越发复杂,2205/X80双金属复合管在石油天然气等行业得到广泛的发展。由于2
随着新一代永磁材料的诞生后,能否科学、有效利用磁效应逐渐受到人们的关注。目前,关于磁场在地热水中主要用于防垢、抑垢。而对于地热水环境中的金属的腐蚀电化学研究较少。因此,本文采用传统电化学方法、表面分析技术及微电极阵列技术,研究了不同磁场强度对A3碳钢、316L不锈钢和超级铁素体不锈钢S44660三种不同性质的金属材料在地热水介质中的腐蚀规律。为处于地热水环境中的金属管道等设备提供一种新型防腐方法。
双相不锈钢发展至今,因其奥氏体和铁素体两相共存特点,具有良好的抗氧化性、力学性能及耐腐蚀性能,在石油化工、海洋工程等行业得到广泛的应用。2205双相不锈钢作为最常用的双相不锈钢,焊接的关键技术问题是热影响区两相比例的控制。目前,国内外对2205双相不锈钢焊接热影响区组织的热模拟研究甚少。本文以2205双相不锈钢管道为研究对象,首先,采用Gleeble 3500热模拟试验机对2205双相不锈钢热影响
超级电容器作为一种新型储能器件,由于功率密度高、充电时间快、使用寿命长和安全环保等优点,始终处于研究的前沿。石墨烯,一种独特的二维结构碳材料,具有优良的物理和化学性质:高载体流动性,高光学透射率,高杨氏模量,良好的柔韧性,极高的比表面积等,与超级电容器对电极材料的要求十分符合。自从2004年石墨烯被发现以来,石墨烯以及石墨烯衍生物作为超级电容器的电极材料获得了广泛关注。本文利用实验室改进的Humm
腐蚀过程中的金属,其表面会形成多个大小不一的局部阴阳极,局部阴阳极的尺寸通常在微米尺度,甚至纳米尺度,而传统的玻璃pH电极与电化学技术无法实现在腐蚀过程中同时对金属不同位置的pH值进行原位在线监测,因此需要发展新的测试装置和方法来满足该需求。本文针对上述问题,围绕实时监测金属在腐蚀过程中各微区pH的值需求,在研究适用于金属局部腐蚀的pH监测系统方面做了一系列工作。通过对比研究循环伏安法,恒槽压法和
当海上油气运输及勘探开发作业发生溢油事故时,如何安全高效地清除海面溢油是研究的关键。就地燃烧法已被证明是一种行之有效的溢油处理方法,溢油燃烧时的行为及效率是研究的重点。在海面溢油处理过程中,油池被海水环绕,与传统受限容器油盘池火边界条件具有显著差异。因此,开展小尺度模拟实验,研究宽阔水面油池火燃烧行为和燃烧效率提高方法,能够为使用就地燃烧法处理海面溢油提供基础数据支撑和方案建议。本文研究内容、成果
安全仪表系统（Safety Instrumented System,SIS）是过程工业中检测和控制异常事件发生的重要保障装置。其作用是当工艺生产过程发生异常事件时,能迅速准确地执行既定的安全动作,使工艺流程恢复到正常状态或使装置可控停车。准确评估安全仪表系统的关键指标,包括需求时失效概率和安全失效概率对于保障过程工业安全生产意义重大。本文主要研究进展如下:（1）基于Markov模型,考虑共因失效、
海水液压泵作为液压系统的核心部件,在黏度低、腐蚀性强的海水里持续作业,由于缺少必要的润滑措施,容易产生腐蚀、磨损、擦伤等失效问题。通过激光熔覆镍基合金结合低温离子渗硫的方法,可制备出减摩、耐磨、耐蚀的自润滑涂层,从而有效地解决以上问题。本文采用激光熔覆技术制备洛氏硬度由低到高的Ni35、Ni45、Ni55三种镍基熔覆层,随后对其表面进行超声冲击以及低温离子渗硫,得到分布更加均匀、厚度更高、减摩耐磨