论文部分内容阅读
在饱和盐水环境下,石油钻杆在工作过程中容易受到腐蚀和磨损而失效,造成较大的经济损失。一般修复手段对失效部位的修复效果不明显,而利用激光熔覆的方法在材料表面制备具有抗氧化、耐高温、耐腐蚀、耐磨损且与基底材料呈良好的冶金结合的熔覆涂层是一种有效解决材料表面失效的手段。本实验从粉末体系及激光工艺参数两方面出发,设计出了一种Co基/Al2O3/稀土(La2O3)复合激光熔覆粉末,利用10 KW CO2激光熔覆柔性加工系统进行实验,采用金相显微镜、扫描电子显微镜、能谱仪、X射线衍射仪、维氏硬度计、摩擦磨损实验仪、电化学工作站对激光熔覆涂层的微观形貌、微区成分、物相组成、显微硬度、耐磨损性能以及耐腐蚀性能进行了检测。实验过程如下:首先,设计出12组粉末配方,通过激光熔覆处理,对熔覆涂层显微硬度进行测试,确定了最佳的激光熔覆粉末配方;其次,通过正交实验设计的方法确定了最佳激光熔覆工艺参数:激光功率P=3 kW,扫描速率v=6 mm/s,光斑直径D=4mm,搭接率为40%;最后,研究了熔覆涂层物相组成及显微组织。结果表明,涂层显微组织主要由胞枝状的初生相和其间的共晶组织构成。固定Al2O3含量的条件下,随着La2O3的加入,组织逐渐均匀,晶粒尺寸变小。继续增加稀土La2O3的含量,熔覆涂层中物相增多。Co元素与熔池中的Al元素形成了化合物Al13Co4,Co基合金粉末中的Cr、Si、C元素分解于熔池中并形成了化合物Cr9.1Si0.9,SiC。La2O3添加量为0.4 wt.%时,熔覆涂层的硬度最高,为627.23HV1;耐磨性能最好,稳定的摩擦系数为0.43;失重量最低,为0.005g;熔覆涂层磨痕较窄、表面呈浅平犁沟。并且稀土La2O3的添加明显改善了基材的耐腐蚀性能,在La2O3的添加量为0.2wt.%时,激光熔覆涂层的耐腐蚀性能最好,自腐蚀电位Ecorr和自腐蚀电流密度icorr分别为-233.418mV,1.041μA/cm2。