论文部分内容阅读
随着现代尖端科技的发展,要求金属材料具有耐高温、耐腐蚀、抗磨损及抗火焰冲刷等性能,传统金属材料已不能满足要求。通过表面涂覆技术改善金属材料的使用性能是一种有效途径,目前世界各国都在努力研究和应用各种提高表面性能的技术、工艺以及相应的涂层加工技术。其中,在金属表面制备陶瓷涂层成为研究热点。本课题分别研究了溶胶-凝胶法和料浆法在1Cr18Ni9不锈钢表面制备陶瓷涂层,以提高不锈钢的高温抗氧化性和抗热震性。采用溶胶-凝胶法制备莫来石陶瓷涂层,研究了助熔剂B203和灼烧温度对涂层表观形貌的影响。利用XRD、TG-DTA和SEM/EDS分析涂层相组成和微观结构,并对涂层的显微硬度和高温抗氧化性进行了评价和测定。研究表明：当B203与莫来石质量比为0.5,烧结温度为850℃,所得涂层结构致密、均匀,硬度约为基体的5倍；涂层中主要生成了Al2.35Si0.64O4.82、Al4B2O3陶瓷相和部分高膨胀系数的非晶相,以及基体元素向涂层扩散而生成的Cr1.3Fe0.7O3相。高温氧化试验显示：涂层试样的质量增重与氧化时间呈抛物线关系,氧化速率随氧化温度的升高而增大；在850℃下氧化30h,最大氧化增重仅为0.076mg/cm2,此时氧化过程中的活化能E为573.12kJ·mol-1,涂层具有优异的抗氧化性能和良好的高温稳定性；莫来石涂层能够抗800℃热冲击30次,涂层与基体结合强度良好。采用料浆法在不锈钢表面分别制备了硅基体系、镁基体系和硼基体系陶瓷涂层,探讨了制备工艺及不同体系料浆对涂层表观形貌的影响,采用光学显微镜和XRD分析了涂层的形貌结构和组成,使用TG-DTA考察了涂层在不同温度下的热化学反应过程,检测了涂层的硬度、热震性、高温抗氧化性等性能,研究表明：硅基体系涂层为无定形相非晶结构,而在镁基体系涂层中形成了新相CaMgSi2O6和Mg2Al4Si5O18,SiO2含量为48 wt%的硅系涂层具有较高的硬度,约为基体硬度的3倍；涂层经受700℃热冲击17次仍完好、无剥落,抗热震性能优异；700℃抗高温氧化试验显示,MgO含量为48 wt%的镁系涂层抗氧化性能较好,其氧化16 h后增重仅为0.021 mg/cm2;硼系涂层进行浸水、浸油试验9d(天)后,质量增重分别为0.56 mg/cm2和0.88 mg/cm2,涂层疏水、疏油性能较好；将硼系涂层浸入6wt%的H2SO4溶液和10wt%的NaCl溶液进行腐蚀试验,腐蚀5d后涂层均完好,涂层耐酸、盐腐蚀性能良好。