【摘 要】
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TC4钛合金由于具有较高的比强度和刚性以及卓越的耐腐蚀性能,在海洋环境下被广泛用作舰船的螺旋桨材料。但其所服役的环境通常会产生空蚀现象,破坏TC4材料,从而造成机械振动和噪声,降低运行效率和安全性,并影响装备的可靠性及其服役寿命。因此有必要采取相应措施对TC4钛合金表面进行防护,以减少空蚀对其表面造成的损伤,延长由TC4材料制造的关键零部件的服役寿命。本文以TC4为基体材料,以含有0%,5%,10
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TC4钛合金由于具有较高的比强度和刚性以及卓越的耐腐蚀性能,在海洋环境下被广泛用作舰船的螺旋桨材料。但其所服役的环境通常会产生空蚀现象,破坏TC4材料,从而造成机械振动和噪声,降低运行效率和安全性,并影响装备的可靠性及其服役寿命。因此有必要采取相应措施对TC4钛合金表面进行防护,以减少空蚀对其表面造成的损伤,延长由TC4材料制造的关键零部件的服役寿命。本文以TC4为基体材料,以含有0%,5%,10%,15%微晶铁粉的非晶/微晶铁粉复合激光熔覆涂层为研究对象,研究了该复合涂层对TC4基体表面的空蚀防护作用。首先,利用激光熔覆技术（Laser Cladding）在TC4基体表面制备非晶/微晶铁粉复合涂层,并对涂层进行了物相组成、表面形貌、涂层密度以及表面孔隙率等表征。结果表明:非晶/微晶铁粉复合涂层在激光熔覆过程中形成了较多的Fe3C和（Cr,Mo,Fe）固溶体组织,产生了明显的固溶强化作用,进而显著提高了涂层的表面硬度。涂层的表面硬度明显高于基体TC4（390Hv）,尤其是A/M-5涂层达到了699Hv。同时,A/M-5涂层的密度最高且表面微观缺陷最少,表现出更好的力学性能。其次,对A/M-0,A/M-5,A/M-10,A/M-15复合激光熔覆涂层和TC4在3.5%的Na Cl溶液中进行了6h的空蚀实验,分析了涂层和TC4的材料损失以及表面形貌,探究了它们的抗空蚀性能。在空蚀实验后,涂层的体积损失和表面减薄厚度相较于TC4更少;涂层的表面粗糙度显著低于TC4,由此可见激光熔覆涂层的材料损失明显少于TC4,空蚀后涂层的表面形貌也优于TC4,因此涂层的抗空蚀性能明显优于TC4。在四种涂层中,A/M-5涂层在空蚀实验后,涂层表面材料损失最少,空蚀后的表面形貌更好;其空蚀孕育期最长,空蚀上升期最短,因此在所有试样中,A/M-5涂层的抗空蚀性能最佳。最后对A/M-0,A/M-5,A/M-10,A/M-15复合激光熔覆涂层以3.5%的Na Cl溶液为腐蚀介质进行了电化学腐蚀实验和总时长192h的盐雾腐蚀实验。结果表明:A/M-5涂层的腐蚀速度最低,容抗弧半径最大,表现出了最佳的电化学腐蚀行为;盐雾腐蚀后的表面形貌最为平整,并没有出现太多的锈蚀,同样表现出最佳的盐雾腐蚀抗性。本文研究了铁基非晶/微晶复合激光熔覆涂层的空蚀性能以及部分腐蚀性能,探究了其对TC4基体表面的空蚀防护作用,为此类涂层广泛的应用提供了一定的参考。该论文有图54幅,表16个,参考文献101篇。
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