熱噴涂alcoce非晶合金自修復涂層耐腐蝕

1、<p>　　本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計（論文）</p><p>　　題 目：熱噴涂AlCoCe非晶合金自修復涂層耐腐蝕</p><p><b>　　性能及機理研究</b></p><p><b>　　學生姓名：陳 翰</b></p><p>　　學 號：1409050308</

2、p><p>　　專業(yè)班級：材料物理14-3班</p><p><b>　　指導教師：李春玲</b></p><p>　　2018年6月19日</p><p>　　熱噴涂Al-Co-Ce非晶合金自修復涂層耐腐蝕性能及機理研究</p><p><b>　　摘 要</b></p

3、><p>　　非晶合金因其耐蝕性能強而受到廣泛的關(guān)注，其中鋁基非晶合金由于比強度高、耐蝕性好、價格低廉成為新型涂層重點研發(fā)對象。本課題制備Al86.0Co7.6Ce6.4合金并通過氣霧化技術(shù)制備金屬粉末，然后通過超音速火焰熱噴涂技術(shù)（HVOF）制備合金涂層，并通過現(xiàn)代分析檢測技術(shù)和腐蝕實驗確定涂層的結(jié)構(gòu)、耐蝕性能。實驗結(jié)果表明，制備的母合金成分均勻，其成分在非晶形成范圍之內(nèi)。氣霧化制備的小粒徑合金粉末時，因其較高的冷

4、卻速度而具有一定含量的非晶結(jié)構(gòu)。采用小粒徑粉末制備的合金涂層結(jié)構(gòu)更為致密，厚度更為均勻，耐蝕性能也更好，其耐蝕機理除傳統(tǒng)的機械保護外，還表現(xiàn)在涂層對基體具有較強的陰極保護作用，此外，腐蝕過程中涂層也可釋放緩蝕離子（Ce3+）。</p><p>　　關(guān)鍵詞：鋁基非晶合金涂層；熱噴涂；氣霧化技術(shù)；耐腐蝕機理</p><p>　　Study on corrosion resistance and

5、 mechanism of self - repairing coatings for thermal spraying AlCoCe amorphous alloy</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　At present, many anticorrosive coatings of amorphous alloy are f

6、avored by researchers due to their strong corrosion resistance. Because of high specific strength, good corrosion resistance and low price, al-based amorphous alloy has become the key research and development object of n

7、ew coatings. In this paper, Al86.0Co7.6Ce6.4 as-cast alloy was smelted. Then, metal powder was made by aerosol technology. At last, amorphous coatings were made by high velocity oxyfuel spraying (HVOF) and the struct<

8、/p><p>　　Keywords：Aluminium base amorphous coating；Thermal spraying；Aerosol technology；Mechanism of corrosion resistance</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　第1章 緒論1<

9、;/b></p><p>　　1.1 鋁基非晶合金1</p><p>　　1.1.1 概念1</p><p>　　1.1.2 非晶涂層性能1</p><p>　　1.1.3 研究進展2</p><p>　　1.2 熱噴涂技術(shù)2</p><p>　　1.2.1 概念及分類2<

10、;/p><p>　　1.2.2 研究進展4</p><p>　　1.3 本文研究內(nèi)容5</p><p>　　第二章 實驗方法6</p><p>　　2.1 實驗設(shè)備與材料6</p><p>　　2.2 實驗方法7</p><p>　　2.2.1 母合金的冶煉及表征7</p>

11、<p>　　2.2.2 氣霧化制備合金粉末及表征8</p><p>　　2.2.3 熱噴涂技術(shù)制備合金涂層9</p><p>　　2.2.4 合金涂層性能的表征10</p><p>　　第3章 實驗結(jié)果與討論13</p><p>　　3.1 Al-Co-Ce母合金性能表征及耐蝕情況13</p><

12、p>　　3.1.1 母合金結(jié)構(gòu)表征13</p><p>　　3.1.2 合金相結(jié)構(gòu)15</p><p>　　3.1.3 合金的腐蝕機理及耐蝕性能15</p><p>　　3.1.4 2024鋁合金腐蝕行為研究17</p><p>　　3.2 合金粉末制備和表征19</p><p>　　3.2.1 粉末形

13、貌20</p><p>　　3.2.2 粉末結(jié)構(gòu)21</p><p>　　3.3 合金涂層表征及耐蝕性能22</p><p>　　3.3.1 涂層表征22</p><p>　　3.3.2 涂層耐蝕性能25</p><p>　　3.3.3 封孔劑處理后合金涂層腐蝕性能28</p><p&g

14、t;　　3.4 本章小結(jié)30</p><p>　　第4章 結(jié)論31</p><p><b>　　致 謝32</b></p><p><b>　　參考文獻33</b></p><p><b>　　第1章 緒論</b></p><p>　　1.

15、1 鋁基非晶合金</p><p><b>　　1.1.1 概念</b></p><p>　　金屬在自然界當中具有兩種存在形態(tài)，其中一種是以晶體的方式存在的，另一種金屬存在方式為非晶。以晶體方式存在的金屬，其原子排列具有較好周期性，金屬晶體微觀原子的排列方式表現(xiàn)為長程有序。相對于原子規(guī)則排布的晶體金屬，非晶態(tài)金屬原子排布方式則呈現(xiàn)出短程有序、長程無序。分子的排列方式上沒

16、有明顯的對稱性和周期性，只是在原子排列方式在比較小的范圍內(nèi)存在著比較規(guī)則的排列方式。由此可見，由于非晶態(tài)合金的原子排布方式導致非晶態(tài)的合金結(jié)構(gòu)上沒有晶界和堆垛層錯等缺陷[1]。</p><p>　　目前所使用的大多數(shù)合成的非晶態(tài)合金是利用高溫加熱后急速冷卻的方法合成的，所以其在熱力學的上表現(xiàn)為亞穩(wěn)態(tài)的結(jié)構(gòu)，即將合金升溫至晶化溫度以上后等溫熱處理，使其克服能壘轉(zhuǎn)變成為非晶體[2]。相比于其他的非晶態(tài)合金來說，鋁基非

17、晶合金應用方面的開發(fā)相對較晚。直到1988年Inoune等制備出鋁基非晶合金后[2, 3]，對于鋁基非晶合金的研究才逐漸成為被人們所重視。當前使用的眾多非晶態(tài)合金當中，鋁基非晶態(tài)合金的使用最為廣泛，其主要原因是鋁基非晶態(tài)合金具有其他非晶態(tài)合金不可比擬的優(yōu)良性能；如鋁基非晶合金具有比強度高、合金硬度大等特點，其優(yōu)異的性能都讓鋁基非晶態(tài)合金的性能優(yōu)于其他的非晶態(tài)合金?，F(xiàn)階段使用快速凝固法和機械合金化法制備的鋁基非晶合金在強度、穩(wěn)定性、力學性

18、能、耐蝕性能等方面表現(xiàn)尤為突出 [4]。所以在制備方法和合金性能方面，鋁基非晶態(tài)合金在高性能材料研究方面都具有廣闊前景。</p><p>　　1.1.2 非晶涂層性能</p><p>　　由于非晶合金具有比較高的強度、硬度和彈性，以及優(yōu)異的耐蝕耐磨性能使得非晶合金具備作為一種比較好的新型涂層材料的潛能。目前非晶合金涂層未能廣泛的使用在生產(chǎn)生活上主要原因是非晶合金在制備方面存在困難，制備方面

19、其主要的制約因素表現(xiàn)在非晶形成尺寸方面。目前還沒有較好的方法合成出出體積比較大的非晶合金的產(chǎn)品[5]。</p><p>　　將非晶態(tài)合金用作涂層材料時，非晶涂層優(yōu)異的特性主要體現(xiàn)在非晶合金涂層良好耐蝕性能方面，通過相關(guān)文獻的查閱得知有關(guān)非晶涂層腐蝕機理，當下主要有兩種觀點。一種觀點認為，在非晶合金涂層發(fā)生腐蝕時，主要是涂層內(nèi)部的的氧化物、納米晶界等含有缺陷的地方優(yōu)先出現(xiàn)腐蝕。另一種觀點則支持非晶涂層發(fā)生的腐蝕是均

20、勻的，這兩種觀點對于非晶涂層耐蝕性機理方面的研究都具有重要指導意義[6]。通過研究明確涂層的腐蝕機理，方可更好的開發(fā)非晶涂層。相比于普通的合金涂層，非晶涂層的優(yōu)異的耐蝕效果源于其涂層成分皆為非晶合金，非晶合金沒有明顯的晶界，從而有效的抑制了晶界腐蝕的發(fā)生[7]。此外非晶合金的另一個優(yōu)良的性能就是，非晶涂層具有較高的硬度和優(yōu)異的耐磨性能,一些鋁基非晶合金涂層的拉伸強度甚至可以達到1500 MPa[8]。</p><p&

21、gt;　　1.1.3 研究進展</p><p>　　目前關(guān)于非晶合金的制備工藝大概有十多種之多[6]，其中鋁基非晶合金的制備工藝卻不是很多。目前主要是采用機械合金法和急冷法，然而這兩種方法目前還不能夠制備出塊體較大完整的非晶態(tài)合金，只能夠制備非晶帶、粉末和絲等。對于較大塊狀非晶態(tài)合金的制備方法還處于完善當中[9]。就現(xiàn)階段研究而言，在眾多的非晶合金當中，銅基、鐵基等非晶合金被證明與其相同成分的晶體而言，其材料的耐

22、蝕性能更加優(yōu)異。其中鋁基非晶體合金相比于其他的非晶體合金，更加廉價[10]，具有更高的強度。對比于鐵基合金，鋁基非晶合金塑性更好。美國佛吉尼亞大學的Scully的課題組對鋁基非晶體涂層進行研究和制備的時發(fā)現(xiàn)Al-Co-Ce體系的非晶體合金能表現(xiàn)出較高的點蝕電位，在海洋環(huán)境下的耐蝕效果也更為明顯。對于其他自腐蝕電位較高的金屬能提供較強的陰極保護作用，除此之外，部分鋁基非晶合金作為涂層在發(fā)生腐蝕現(xiàn)象的時候能夠釋放緩蝕離子[11]，因此具備比

23、較好的主動緩蝕效果。鋁基非晶涂層的研究在近幾年都是比較熱門的，在這種趨勢的帶動下，對于非晶涂層的噴涂技術(shù)的研究發(fā)展也逐漸加快，美國密蘇里大學分校的Van Aken和Kato采用了大氣等離子噴涂技術(shù)</p><p><b>　　1.2 熱噴涂技術(shù)</b></p><p>　　1.2.1 概念及分類</p><p>　　熱噴涂根據(jù)所用熱源的不同可以

24、分為：電弧噴涂、火焰噴涂、等離子噴涂，即利用電弧、火焰或者等離子熱源將材料快速溶解，使涂層材料變成熔化、半熔化等狀態(tài)，然后用噴槍將其快速噴涂到基體材料表面，涂層材料在快速冷卻的過程當中就會在基體表面連續(xù)沉積成為涂層[15]。熱噴涂技術(shù)相對于其他噴涂技術(shù)如靜電噴涂、無氣噴涂等操作技術(shù)相對比較簡單，涂層的可控厚度范圍比較寬，目前熱噴涂在合金、陶瓷、塑料以及復合材料涂層方面的應用比較廣泛[16]。此外熱噴涂法還具備如下幾個特點：制備方法簡單、

25、噴涂裝備簡便，可以現(xiàn)場施工；工藝靈活，操作程序少；適應性較強，不受工件尺寸及施工地的限制。熱噴涂除噴焊外對基材加熱溫度相對較低，整個過程中工件變形性較小，基體金相組織及性能的變化相對較小。這些優(yōu)點都使得熱噴涂技術(shù)廣泛的應用在航天航海，海洋化工以及鋼鐵化工等領(lǐng)域[17]。</p><p>　　熱噴涂技術(shù)示意圖如圖1-1所示</p><p>　　圖1-1 熱噴涂技術(shù)示意圖</p>

26、<p>　　熱噴涂涂層最為顯著的特點是層狀結(jié)構(gòu)比較明顯，另外由于加熱的時間比較短，噴射的速度比較快所以會出現(xiàn)一些涂層粒子沒有熔化，在噴涂后的涂層中會出現(xiàn)大小不一的粒子，導致涂層出現(xiàn)了比較明顯的孔隙[18]。此外涂層和基體的結(jié)合強度、涂層致密度、噴涂設(shè)備和噴涂原料方面還存在缺陷。</p><p>　　熱噴涂在近幾年的發(fā)展速度較快，在以往的熱噴涂技術(shù)的基礎(chǔ)上又相繼出現(xiàn)了超音速等離子噴涂、超音速火焰噴涂（H

27、VOF）、反應熱噴涂、激光噴涂以及冷空氣動力噴涂等[19]。</p><p><b>　　超音速火焰噴涂</b></p><p>　　相比于其他熱噴涂技術(shù)超音速火焰噴涂技術(shù)出現(xiàn)比較晚，首臺被命名為Jet-Kote的超音速火焰噴槍在1982年前后由美國研發(fā)[20]。超音速火焰噴涂（High Velocity Oxygen Fuel，簡稱HVOF）是利用丙烷等碳氫系列的燃

28、氣或航空煤油等燃料與高壓下的氧氣混合后，在燃燒室內(nèi)經(jīng)噴嘴燃燒噴出，其溫度可高達3200 ℃，速率可高達1500 m/s，或者更高[12]。涂層粒子可沿著徑向或者軸向進入火焰當中，在熔化或半融化的狀態(tài)下噴涂到基體上面，經(jīng)沉積構(gòu)成涂層。對于超音速火焰噴涂效果影響比較大的幾個參數(shù)分別是粉末的粒徑、氧氣的流量、燃油或者燃氣的流量、以及噴涂的距離和噴灌槍的長度[21]。超音速火焰噴涂方法的優(yōu)點是所制涂層較致密，氧化渣和孔隙較少。不足是可用涂層原料

29、多但是適用的較少，并且沉積效率比較低，槍管容易結(jié)瘤。目前對于超音速火焰噴涂技術(shù)上面存在的不足還在進行改進，基于這種噴涂技術(shù)的優(yōu)點，超音速火焰噴涂工藝在生產(chǎn)中的應用越來越廣泛。</p><p><b>　　超音速等離子噴涂</b></p><p>　　超音速等離子噴涂法的噴涂原理為在高頻電弧的加熱效果下主氣體和次級氣體被高壓的等離子弧加熱后從噴嘴噴出，涂層材料粉末被攜帶

30、加熱噴涂到基體材料上面，涂料冷卻后在基體表層形成涂層。這種噴涂技術(shù)的最大優(yōu)點就是加熱速度快，加熱溫度高，能夠很容易的將難熔材料如陶瓷加熱熔化，制備高性能涂層[22]。</p><p><b>　　激光噴涂</b></p><p>　　激光噴涂法是一種較為新型的噴涂工藝，在近十年噴涂生產(chǎn)方面采用的比較廣泛。其噴涂過程當中的熱源為高能密度光束[23]，既將涂層材料在高能密

31、度光束加熱至熔融狀態(tài)，在高壓氣體的作用下將熔融的涂層材料粒子化后噴涂到基體材料上面，制得涂層。激光噴涂法可以對大多數(shù)的涂層材料進行噴涂，其優(yōu)點是噴涂后涂層的結(jié)構(gòu)尺寸和原始粉末的結(jié)構(gòu)差異較小，其對涂層材料的熔點范圍要求較小，制得的涂層孔隙率相對較低。</p><p><b>　　反應熱噴涂</b></p><p>　　反應熱噴涂技術(shù)的熱源是反應物之間高化學反應熱，反應熱

32、噴涂技術(shù)便是利用這種化學反應熱來合成涂層材料以形成涂層的一種方法[24]。該工藝中高放熱反應的體系材料與傳統(tǒng)的噴涂工藝比較，反應熱噴涂有兩方面的優(yōu)勢：一為涂層的制備成本較低，經(jīng)濟效益較高。二為所制備的涂層相對致密，涂層與基體的結(jié)合強度較高。</p><p><b>　　冷噴涂</b></p><p>　　冷噴涂技術(shù)的全稱是冷空氣動力噴涂法，該技術(shù)使用的涂層材料為塑性相

33、對較高的高速固態(tài)粒子，此涂層材料粒子在噴嘴噴出后經(jīng)過強烈的塑性變形而沉淀制得涂層。這種制備技術(shù)的方法優(yōu)點是制備出的涂層比較的純凈，由于是高速的粒子在塑性變形的情況下沉淀制備涂層，所以制備的涂層比較致密[25]，由于涂層在沉淀的過程當中會受到后面噴涂涂層的強烈的壓應力，所以可以制備出較厚涂層。這種方法在制備成分與組織結(jié)構(gòu)要求較高的金屬涂層時具有較大的潛力，另外冷噴涂技術(shù)的不足是涂層材料的顆粒直徑一般較小。</p><p

34、>　　1.2.2 研究進展</p><p>　　熱噴涂技術(shù)作為材料表面保護和強化的關(guān)鍵技術(shù)，目前的發(fā)展相當迅速，現(xiàn)階段熱噴涂技術(shù)不僅可以制備防腐蝕、耐磨、耐氧化、隔熱等涂層，還可以制備出具有導電、防微波、防輻射等新功能的優(yōu)質(zhì)涂層[26]。目前熱噴涂技術(shù)主要的應用還是在材料防腐方面，當下國內(nèi)應用比較廣泛的涂層是是鋅、鋁涂層，陶瓷涂層等[14]。隨著熱噴涂工藝的發(fā)展越來越快，我國已經(jīng)相繼研發(fā)和制備出高能等離子、

35、真空等離子、爆炸噴涂、等離子堆焊、電弧噴涂、火焰噴涂等設(shè)備。除此之外，也能自主研發(fā)生產(chǎn)出具備高性能的涂層材料。隨著熱噴涂技術(shù)的發(fā)展也越來越引起人們的關(guān)注，目前就有很多國家都越來越重視對熱噴涂系統(tǒng)的研究。熱噴涂技術(shù)的研究主要在失效分析方面較為深入，即在表面預處理、噴涂設(shè)備、噴涂材料以及噴涂工藝優(yōu)化方面。對于環(huán)境友好型的涂層，以及熱噴涂使用的熱源方面的研究也更加深入?；跓釃娡考夹g(shù)的諸多優(yōu)點，熱噴涂技術(shù)所制備的優(yōu)質(zhì)涂層在采油平臺、管道系統(tǒng)、

36、航天航空等方面的應用越來越廣泛，在航天航空領(lǐng)域，噴涂涂層要具有耐沖蝕、耐熱性等。目前在此領(lǐng)域，如噴氣發(fā)動機葉片、燃氣渦輪葉片、燃燒室的內(nèi)襯上面的涂層都是利用熱噴涂技術(shù)進行噴涂的，例如火箭頭部的Al2</p><p>　　1.3 本文研究內(nèi)容</p><p>　　本課題將對Al-Co-Ce非晶合金涂層的制備技術(shù)及其耐腐蝕自修復行為進行研究，首先熔煉合金并通過氣霧化技術(shù)制備合金粉末，然后通過超

37、音速火焰熱噴涂技術(shù)（HVOF）制備合金涂層，并對涂層非晶含量、微觀結(jié)構(gòu)進行表征，最后通過浸泡試驗和電化學實驗確定合金涂層的耐蝕性能及耐蝕機理。從涂層制備方法、涂層結(jié)構(gòu)性能、涂層耐蝕性能等方面來研究和評價Al-Co-Ce非晶合金涂層。</p><p><b>　　第二章 實驗方法</b></p><p>　　2.1 實驗設(shè)備與材料</p><p&g

38、t;　　實驗主要材料如下表2-1所示。</p><p>　　表2-1 實驗主要材料</p><p>　　實驗主要設(shè)備如下表2-2所示：</p><p>　　表2-2 主要實驗儀器</p><p><b>　　2.2 實驗方法</b></p><p>　　2.2.1 母合金的冶煉及表征</p&

39、gt;<p><b>　　（1）母合金熔煉</b></p><p>　　首先根據(jù)合金的成分（Al86Co7.6Ce6.4）進行計算，由各原子百分數(shù)計算出各元素的質(zhì)量分數(shù)，然后按照不同的成分比例進行配比稱重，要求質(zhì)量精確到0.001 mg。實驗中所有用到的原料皆為高純塊體材料，其純度為達99.7 %（質(zhì)量分數(shù)）。整個母合金的熔煉制備均在真空電弧爐中進行，首先將配比好的原料放在銅坩

40、堝上，利用機械泵將整個熔煉室的真空抽吸到5×10-3 Pa左右，然后再熔煉室內(nèi)通入高純的氬氣以作為保護氣體，在熔煉的過程當中要反復的反轉(zhuǎn)7次以上，確保所煉制的合金塊成分均勻[30]。</p><p><b>　?。?）合金的結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　利用金相顯微鏡（OM）對合金金相進行觀察，將合金切割成面積為2×2cm2的小塊，并用鑲樣機進

41、行鑲樣。之后分別用800#、1200#、1500#、2000#砂紙打磨，并在拋光機上用1.0 μm、0.06 μm拋光液依次進行拋光。待拋光至鏡面時，分別用丙酮和酒精進行沖洗，干燥處理后移至金相顯微鏡下進行觀察，記錄不同放大倍數(shù)下合金的結(jié)構(gòu)。在掃描電子顯微鏡（SEM）下利用背散射模式（BSE）觀察觀察微觀形貌，并利用Element mapping模式進行EDS測試，確定合金的成分。處理實驗數(shù)據(jù)，判斷合金成分以及合金成分是否處于非晶形成范

42、圍。母合金形成合金時，合金當中Co、Ce原子含量必須在合金形成非晶范圍內(nèi)[31-33]，如下圖2-1所示。</p><p>　　圖2-1 Al-Co-Ce合金非晶形成范圍</p><p>　　2.2.2 氣霧化制備合金粉末及表征</p><p><b>　?。?）粉末的制備</b></p><p>　　將制備好的母合金（

43、Al86Co7.6Ce6.4）塊材放入感應熔煉爐中的氧化鎂坩堝上面，先將熔煉室的真空抽至10-3 Pa，然后在充入氬氣，開始進行熔煉，合金的霧化在應用緊耦合環(huán)縫式噴嘴的自霧化設(shè)備上進行，該設(shè)備如下圖2-2示[34]。合金在氧化鎂坩堝中的熔煉溫度為1350℃，霧化壓力4 MPa，合金在高壓氬氣的作用下破碎成粉末，并在含有氮氣氣氛的霧化腔中冷卻到室溫，最后將粉末收集起來，在密封系統(tǒng)中進行粒度的分類。本實驗中將粉末篩分為5類：<25 μ

44、m、25~38 µm、38~45 µm、45~75 µm、75~150 µm。</p><p>　　圖2-2 10kg超聲氣體霧化設(shè)備</p><p>　　圖2-3 氣霧化技術(shù)制備兩種粒度粉末樣品</p><p><b>　?。?）粉末形貌表征</b></p><p>　　將直徑為

45、25~75 µm、75~150 µm的粉末各取出少量，制樣后利用SEM觀察粉末形貌，并利用Imagej軟件分析粉末的粒徑分布。</p><p><b>　　（3）粉末結(jié)構(gòu)表征</b></p><p>　　X射線衍射分析在荷蘭帕納科公司生產(chǎn)型號X’Pert PRO MPO衍射儀上進行，采用Cu Ka射線源，并配有單色器。分別取粉末直徑<25 &

46、#181;m、25~38 µm、38~45 µm、45~75 µm、75~150 µm的合金粉末少量，制樣進行XRD測試，根據(jù)XRD衍射圖譜分析粉末的相結(jié)構(gòu)組成及粉末的非晶化程度。</p><p>　　2.2.3 熱噴涂技術(shù)制備合金涂層</p><p>　　本實驗噴涂采用的是25-75 μm、75-150 μm等2種粒徑范圍的粉末，根據(jù)ASTM B2

47、13-03標準對粉末進行了流動性測試，結(jié)果表明該粉末適用于超音速火焰噴涂。實驗中采用的噴涂設(shè)備是為JP 8000型超音速火焰噴涂設(shè)備，圖2-4為該噴涂設(shè)備的幾個重要組成部分，主要包括控制系統(tǒng)、送粉系統(tǒng)和噴槍。超音速火焰噴涂設(shè)備的的主要工作原理是：將航空煤油和氧氣以適當?shù)呐浔人腿氲絿姌尞斨?，再?jīng)Laval霧化噴嘴使其霧化混合后，送入到燃燒室當中，點火形成高溫高壓的燃氣，然后以氮氣將涂層粉末送入火焰焰流當中，經(jīng)加熱射向基板，形成涂層。<

48、;/p><p>　　圖2-4 JP 8000型超音速熱噴涂系統(tǒng)（a：噴槍、b：冷卻控制系統(tǒng)、c：送粉系統(tǒng)、d：控制系統(tǒng)）</p><p>　　為保證噴涂實驗的順利進行，在噴涂前先做預備工作：（1）粉末烘干；將粉末預烘干，以去除粉末中含有的水分，防止在制備涂層時粉末中水分受熱蒸發(fā)，在涂層中形成較多氣孔。（2）基體噴涂前表面處理：將Q235鋼基體在石油醚和丙酮中反復進行清洗，除去基體材料表面油污和

49、其他雜質(zhì)顆粒，涂層與基體的結(jié)合強度會受到雜質(zhì)顆粒影響。然后對基體材料用噴砂機噴砂處理，噴砂為60目棕剛玉，最后利用壓縮空氣將基體表面附著顆粒吹凈。（3）預熱：一，除去工件表面水分濕氣等；二，減小基體與噴涂粒子之間溫度差以降低基體噴涂時受熱膨脹對涂層的產(chǎn)生應力，防止涂層開裂。</p><p>　　超音速火焰噴涂噴涂參數(shù)如下表2-3。</p><p>　　表2-3 HVOF制備涂層相關(guān)參數(shù)&l

50、t;/p><p>　　經(jīng)過噴涂所制得涂層有三組，分組編號如下表2-4所示，三組涂層樣品形貌如下圖2-5所示：</p><p>　　表2-4三種涂層編號</p><p>　　圖 2-5 超音速火焰噴涂制備三組涂層樣品</p><p>　　2.2.4 合金涂層性能的表征</p><p>　　HVOF制備三組涂層分組編號后分別進

51、行了結(jié)構(gòu)表征、耐腐蝕性能實驗。</p><p>　　2.2.4.1 結(jié)構(gòu)表征</p><p>　?。?）合金涂層XRD測試</p><p>　　將HVOF制備三組涂層放入X射線衍射儀分析進行測試，采用Cu Ka 射線源，在Phase analysis 模式下進行，衍射度數(shù)5°~75°。根據(jù)測試圖譜分析不同涂層的物質(zhì)含量，將不同涂層、對應粉末和母合

52、金之間進行比較，得出結(jié)論。</p><p>　?。?）合金SEM結(jié)構(gòu)表征</p><p>　　將試樣進上述拋光處理后，將拋光涂層樣品進行清洗處理后在掃描電子顯微鏡（SEM）下利用背散射模式（BSE）觀察觀察微觀形貌，并進行EDS測試，確定不同合金涂層的成分。對實驗數(shù)據(jù)進行處理，判斷合金涂層成分是否均勻，得出結(jié)論。</p><p>　?。?）合金涂層截面金相</

53、p><p>　　后將三種涂層截面分別用鑲樣機鑲樣，打磨拋光至鏡面，用OM金相顯微鏡觀察三種涂層的截面金相圖，分別利用Imagej、Engauge Digitizer和Origin軟件提取數(shù)據(jù)并繪制涂層輪廓線，計算表面粗糙度和厚度。</p><p>　?。?）涂層孔隙率測試</p><p>　　將（3）中所拍攝圖形導入到Proimage軟件當中，孔隙的灰度值較高，根據(jù)圖片

54、灰度值差異進行二值化提取，測出灰度值差異面積比，得到涂層孔隙率，比較三種涂層的孔隙率，判斷涂層性能。</p><p>　　2.2.4.2 腐蝕性能</p><p><b>　?。?）電化學實驗</b></p><p><b>　　實驗共進行兩組。</b></p><p>　　第一組：分別取Al-Co

55、-Ce合金、純鋁、2024鋁合金、碳鋼。測其在3.5 % NaCl溶液中極化曲線，找到各試樣自腐蝕電位、電流。</p><p>　　第二組：分別取出三種涂層樣品，測其在3.5 % NaCl溶液的極化曲線，找到自腐蝕電位、自腐蝕電流。</p><p>　　第三組：分別取出三種涂層樣品，表面清洗晾干，利用封孔劑涂于涂層表面封孔晾干，測其在3.5 % NaCl溶液的極化曲線，得到自腐蝕電位、自腐

56、蝕電流。</p><p>　　實驗過程中，將試樣打磨拋光，焊接銅線，并用樹脂膠封五個面，之后在3.5 % NaCl溶液搭建三電極體系，進行極化曲線測試，其中對電極為鉑電極、參比電極為飽和甘汞電極，用3600 s找尋開路電位，掃描速率10 mV/min，掃描范圍-250/+1000 mV。每組實驗包括三組平行實驗，最后對三次實驗中相對穩(wěn)定的數(shù)據(jù)處理，得出結(jié)論。實驗過程如下。</p><p>

57、<b>　?。?）浸泡實驗</b></p><p>　　此實驗共進行三組對比實驗如表2-5所示。</p><p>　　表2-5浸泡實驗參數(shù)</p><p>　　觀察Al-Co-Ce合金和2024Al以及A1、A2、B組涂層在3.5% NaCl溶液中的腐蝕行為，觀察相結(jié)構(gòu)與腐蝕之間的關(guān)系，實驗過程如下。</p><p>　

58、　AlCoCe母合金、2024Al合金、Q235鋼、合金均進行打磨拋光，而三組涂層樣品則打磨掉一半涂層，裸露出基體，如圖2-6所示。在室溫下，將多個試樣分別放入3.5 % NaCl腐蝕介質(zhì)中進行浸泡，每隔一定時間段后觀察形貌，觀察每個相的腐蝕情況。</p><p>　　圖2-6 三組涂層浸泡樣品</p><p>　　第3章 實驗結(jié)果與討論</p><p>　　3.

59、1 Al-Co-Ce母合金性能表征及耐蝕情況</p><p>　　3.1.1 母合金結(jié)構(gòu)表征</p><p>　　OM、SEM觀察制備Al-Co-Ce母合金如下圖3-1所示，從圖中可以看出Al-Co-Ce合金當中有4種不同的組織結(jié)構(gòu)：Al、Al8Co2Ce、Al11Ce3、Al/Al11Ce3。，從Al-Co-Ce母合金SEM背電子模式下觀察到的圖像可知，Al-Co-Ce母合金當中主要含有

60、四種金相，四種金相當中鋁元素含量最多的金相是Al/Al11Ce3，從SEM圖像中可見此相分布最為廣泛，為暗b、d圖中暗黑色部分；顏色較暗部分為Al8Co2Ce其中含有Co元素；圖中白色較亮部分所含金相為Al11Ce3。從SEM圖中可以看出采感應熔煉法制備的母合金中成分分布較為均勻，但晶粒較為粗大，不含非晶結(jié)構(gòu)。</p><p>　　圖3-1 合金微觀結(jié)構(gòu)圖（a、c：合金金相圖；b、d：合金SEM圖）</p&

61、gt;<p>　　對Al-Co-Ce利用element mapping模式進行EDS測試，其測量數(shù)據(jù)結(jié)果如圖3-2所示，各元素成分及含量如表3-1如下所示。</p><p>　　圖3-2 Al-Co-Ce合金XRD表征圖</p><p>　　表3-1 Al-Co-Ce合金中各元素含量</p><p>　　從表3-1中可以看出Al-Co-Ce母合金當中不

62、同元素的原子百分比，其中含量最多的為合金的基礎(chǔ)元素Al，其次為Ce、Co。通過與圖2-1對比分析可知該合金中各元素含量處在非晶形成范圍內(nèi)，如圖3-3所示。</p><p>　　圖3-3 Al-Co-Ce 非晶形成范圍</p><p>　　3.1.2 合金相結(jié)構(gòu)</p><p>　　圖3-4是合金的XRD衍射圖，從圖中可以看出，Al-Co-Ce合金當中主要含有四種相，

63、分別為Al、Al8Co2Ce、Al11Ce3、Al4Ce。此結(jié)論與該合金SEM表征得到結(jié)論相吻合。</p><p>　　圖3-4 Al-Co-Ce合金XRD衍射圖</p><p>　　3.1.3 合金的腐蝕機理及耐蝕性能</p><p><b>　?。?）浸泡實驗</b></p><p>　　將Al-Co-Ce合金浸泡在

64、3.5 % NaCl模擬海水的溶液中，在不同時間段將合金在體式顯微鏡和金相顯微鏡下觀察圖像如下圖3-5示。</p><p>　　圖3-5 Al-Co-Ce合金在不同浸泡時間下的腐蝕形貌</p><p>　　從圖3-5中可以看出，在不同的時間段內(nèi)Al-Co-Ce合金的腐蝕情況有所不同，合金在12小時出現(xiàn)了較為明顯腐蝕現(xiàn)象。從圖3-5不同時間段觀察情況可以看出，最先出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象的是Al/Al1

65、1Ce3與Al11Ce3交界等富鋁的部分，腐蝕現(xiàn)象的發(fā)生部分沿著這兩相的交界處向內(nèi)延伸，此時合金其他相也發(fā)生輕微腐蝕。由此可見在模擬海水浸泡實驗當中Al-Co-Ce合金最先發(fā)生腐蝕的金相是Al/Al11Ce3，其次是Al11Ce3，最難發(fā)生腐蝕的Al8Co2Ce，由此可以得出Al-Co-Ce合金當中不同金相的耐蝕性由高到低依次是Al8Co2Ce、Al11Ce3、Al/Al11Ce3。造成這種腐蝕行為的主要原因為金相Al/Al11Ce3當

66、中所含Al最多，Al的活性相比于Co、Ce較高，所以易于發(fā)生腐蝕，即合金樣品在浸泡實驗中，富鋁區(qū)更容易發(fā)生腐蝕，在244 h時，合金塊產(chǎn)生了明顯的腐蝕裂痕，內(nèi)部產(chǎn)生了腐蝕鼓泡，產(chǎn)生了剝落腐蝕。</p><p><b>　?。?）電化學實驗</b></p><p>　　Al-Co-Ce合金、純鋁、2024鋁合金、碳鋼在3.5%NaCl溶液中進行電化學實驗，實驗數(shù)據(jù)繪制極

67、化曲線圖如下圖3-6所示。</p><p>　　圖3-6 不同合金試樣的動電位極化曲線</p><p>　　根據(jù)圖3-6計算出不同試樣自腐蝕電位、電流見表3-2，從中可以看出Al-Co-Ce合金的自腐蝕電位為-840.3 mV，比Q235低252.1 mV、比2024鋁合金低159.1 mV，由此可見Al-Co-Ce合金自腐蝕電位遠低于Q235、2024鋁合金。根據(jù)陰極保護原理，在相同腐蝕

68、介質(zhì)當中自腐蝕電位低的金屬優(yōu)先發(fā)生腐蝕，對自腐蝕電位較高金屬有陰極保護效果。如將Al-Co-Ce合金應用于碳鋼或者鋁合金上作為涂層原料時，能夠起到陰極保護的作用。保護自腐蝕電位高于Al-Co-Ce合金的基體材料。由此可見由感應熱熔制備的Al-Co-Ce合金具有作為合金涂層的條件。</p><p>　　表3-2不同合金試樣的自腐蝕電位、電流</p><p>　　3.1.4 2024鋁合金腐蝕

69、行為研究</p><p>　　2024Al合金由于硬度相對較高，所以也被成為硬鋁，其具有較高的強度，和較好的切削加工性能，被廣泛的應用在飛機生產(chǎn)、汽車輪轂以及螺旋槳等元器件制造的原材料上面。但是由于合金主要元素為鋁，所以在潮濕環(huán)境、含鹽環(huán)境、酸性環(huán)境等腐蝕性環(huán)境當中容易被腐蝕，合金耐蝕性能較差[35]，所以在工業(yè)等生產(chǎn)生活應用當中，常常在合金表面涂覆上耐蝕性能更好的涂層，所以本實驗在做涂層耐蝕性能研究時[36]，

70、用2024鋁合金做腐蝕對比實驗，通過查閱文獻得知合金化學成分如下表3-3。</p><p>　　表3-3 2024Al合金各合金元素含量</p><p>　　不同時間段內(nèi)利用金相顯微鏡觀察2024Al合金得到圖像如下圖3-7。</p><p>　　圖3-7 不同時間段2024Al合金浸泡腐蝕金相圖</p><p>　　2024Al合金腐蝕機理

71、：從圖3-7中可以得到，在模擬海水的鹽溶液當中，首先可以確定的是2024Al首先發(fā)生的是比較嚴重的局部腐蝕，浸泡不同的時間后，從宏觀上可以看出2024Al合金的點蝕坑密度在不同時間觀察變化不是很大，通過表3-4可知主要變化是已經(jīng)生成的點蝕坑在不斷的變大，其中點蝕坑的直徑和深度都在逐漸加大。從表3-4可以看出，點蝕坑的直徑以一個相對穩(wěn)定的速度進行增長。</p><p>　　表3-4 不同時間段內(nèi)2024鋁合金腐蝕面

72、積百分比、點蝕坑平均直徑</p><p>　　圖3-8 點蝕坑尺寸相對頻率分布圖</p><p>　　從點蝕的發(fā)生機理上可以看出，如果生成了點蝕坑，已生成的點蝕坑在坑的深度和點蝕坑的大小上面，一旦達到適合的條件，點蝕坑就會發(fā)展成為閉塞電池，從而達到較為明顯的自催化現(xiàn)象作用，加速點蝕坑的生長，一直生長到點蝕坑不能再形成閉塞電池為止。當點蝕坑達到這樣的尺寸時，點蝕坑的生長速度出現(xiàn)了明顯的下降[

73、37]，這個現(xiàn)象反映在點蝕坑的面積擴展上面。</p><p>　　3.2 合金粉末制備和表征</p><p>　　氣霧化技術(shù)制備非晶合金粉末，所采用的的原理為，利用高速氣流使液態(tài)母合金流，粉碎成為小液滴并凝固成為粉末。制備技術(shù)的關(guān)鍵是控制氣流對于金屬液流的作用過程，使得氣流能最大限度的轉(zhuǎn)換成為粉末表面能[38]。本實驗通過氣霧化制備合金粉末共有5種，顆粒直徑范圍分別為：<25 μm、

74、25~38 µm、38~45 µm、45~75 µm、75~150 µm。</p><p>　　3.2.1 粉末形貌</p><p>　　圖3-9為氣霧化法制備的Al-Co-Ce合金粉末的SEM圖像，將所制備的粉末共分為兩組，粒度直徑分別為25~75 µm（A組）、75~150 µm（B組）。</p><p&g

75、t;　　圖3-9 Al-Co-Ce合金粉末SEM圖（A：25-75 µm；B：75-150 µm）</p><p>　　觀察圖3-9可以得出Al-Co-Ce合金粉末顆粒粒度比較均勻，顆?；旧铣尸F(xiàn)球形，不規(guī)則形狀粉末較少，所含衛(wèi)星球較少，流動性較好，Al-Co-Ce合金粉末粒度范圍較大，粒度不同顆粒間熱容不同，出現(xiàn)衛(wèi)星球[11]。粒度較小的顆粒冷卻速率較粒度較大顆?？臁＜丛跉忪F化過程中，較大合

76、金液滴還未凝固時較小液滴已經(jīng)發(fā)生凝固。較小液滴碰觸到尚未凝固的較大液滴時會粘附其上，從而出現(xiàn)圖3-9中觀察到的較大顆粒表面粘結(jié)較小顆粒的現(xiàn)象。</p><p>　　對合金粉末粒徑分析如下圖3-10所示。粒度范圍在25-75 μm的粉末，大部分顆粒直徑在20-40 μm。粒度范圍75-150 μm范圍粉末，大部分顆粒直徑在70-110 μm。從圖3-9 圖比較觀察中可以看出在相同放大倍數(shù)下，粒徑較小的粉末中晶粒更細

77、小，結(jié)構(gòu)更均勻，已初步具有一定的非晶結(jié)構(gòu)。由此可知由氣體霧化法制備的AlCoCe非晶合金粉末粒度相對較小，粉末顆粒尺度較為均勻，適合采用熱噴涂技術(shù)制備涂層。</p><p>　　圖3-10 粉末粒徑頻率分布圖（a：25-75 µm；b：75-150 µm）</p><p>　　3.2.2 粉末結(jié)構(gòu)</p><p>　　圖3-11為氣霧化制備出五種

78、不同粒度Al-Co-Ce合金粉末的XRD曲線。從圖上可以看出由氣體霧化法制備的Al-Co-Ce非晶合金粉末的XRD圖譜中，在2θ=22、34、38、38、45、49、65度左右時出現(xiàn)尖銳的晶體峰，分析知在Al-Co-Ce非晶合金粉末中含有四種較為明顯晶體相，分別為Al8Co2Ce、Al13Co4、Al、Al4Ce等相，隨著粉末顆粒粒度的減小，峰值逐漸變小非晶含量變多，非晶化程度變高。</p><p>　　圖3-1

79、1 五種不同粒度Al-Co-Ce合金粉末樣品XRD曲線。</p><p>　　3.3 合金涂層表征及耐蝕性能</p><p>　　判斷涂層性能的優(yōu)異主要從涂層結(jié)構(gòu)、力學性能、耐蝕性能等方面來判斷，本課題對涂層結(jié)構(gòu)及涂層性能實驗結(jié)果討論如下。</p><p>　　3.3.1 涂層表征</p><p>　　本實驗對涂層進行了金相觀察、孔隙率及表面

80、粗糙度計算、SEM表征、XRD表征、以及涂層厚度測量等實驗。</p><p>　　3.3.1.1 截面形貌及結(jié)構(gòu)</p><p>　　金相顯微鏡（Axio Scope A1）下觀察三組涂層A1、A2、B的截面圖如下圖3-12所示。從圖中可以看出在金相顯微鏡相同的放大倍數(shù)下，根據(jù)表3-5中三組涂層平均厚度可知A1、A2、B三組涂層涂層厚度不同，A2涂層最厚，平均厚度為141.00µ

81、m，A1（67.19µm）、B（56.19µm）組涂層相對較薄，比較表3-5中三組涂層孔隙率可知A1、A2組涂層相對B組涂層較致密，厚度相對比較均勻，由此可見，HVOF制得的三種涂層當中，涂層粉末對涂層結(jié)構(gòu)的影響較大，粒度較小的粉末制備的涂層結(jié)構(gòu)更加致密，厚度相對更加均勻。</p><p>　　圖3-12 三組涂層截面圖</p><p>　　將三組涂層厚度測量繪制三組涂

82、層截面輪廓和厚度曲線如下圖3-13所示。</p><p>　　圖3-13 涂層截面輪廓和厚度曲線</p><p>　　從圖3-13可以看出不同粒度合金粒子在噴涂形成涂層時會涂層厚度均勻程度、孔隙率都不相同，利用Proimage軟件分析三種涂層在噴涂工藝相同的條件下比較三者之間的孔隙率大小，實驗測得三組涂層平均厚度、孔隙率、及表面粗糙度如表3-5所示，從表3-5中可知，相比于B組涂層A1、A

83、2組涂層表面厚度更加均勻可以得到A1、A2組涂層孔隙率更小，這主要是因為B組涂層合金粉末粒度范圍較A1、A2組大，在噴涂過程當中，粉末粒子的熔化程度不相同，出現(xiàn)含有未熔或半熔的粒子，相互堆積，形成孔隙。由此可見粒度較小粉末更易制得結(jié)構(gòu)致密、厚度均勻涂層。</p><p>　　表3-5 三種涂層孔隙率，平均厚度及表面粗糙度</p><p>　　3.3.1.2 表面形貌</p>

84、<p>　　圖3-14為超音速火焰噴涂所制備三組涂層的表面形貌。</p><p>　　圖3-14 三組合金涂層SEM圖像</p><p>　　從圖3-14中的三組圖像可以觀察到典型熱噴涂涂層涂層表面的組織結(jié)構(gòu)，即涂層中主要含有變形充分的帶狀粒子，以及較少未變形的球狀粒子，A圖像可以看出此涂層表面高低不均，含有孔隙。圖像中較小的孔隙，是由于部分截留氣體未得到及時擴散形成，較大孔隙則

85、是粒子熔化不均勻，一部分未熔或半熔粒子相互堆積形成。</p><p>　　3.3.1.3 涂層相結(jié)構(gòu)</p><p>　　圖3-15為不同粒度涂層XRD曲線，從圖3-15中可以看出不同粒度、厚度涂層衍射峰強度不同，根據(jù)衍射峰強度變化規(guī)律，可以得到不同粒度粉末當中都含有Al8Co2Ce、Al13Co4、Al、Al4Ce四種晶相，但涂層粉末粒度較小的衍射峰較粒度大的小，由此可見粒度較小涂層非晶

86、化程度更高。</p><p>　　圖3-15 涂層XRD衍射圖</p><p>　　3.3.2 涂層耐蝕性能</p><p>　　3.3.2.1 電化學實驗</p><p>　　對三組涂層進行電化學實驗，實驗數(shù)據(jù)結(jié)果進行處理并與第一組電化學實驗進行比較如圖3-16所示。</p><p>　　圖3-16 涂層與合金樣品的

87、極化曲線</p><p>　　從圖3-16涂層和Q235、2024Al的極化曲線計算得腐蝕樣品自腐蝕電位、電流見表3-6，比較表中各試樣自腐蝕電位數(shù)據(jù)得，A1、A2、B組自腐蝕電位分別比Q235鋼低128 mV、102 mV、146.2 mV，比2024鋁合金低48.1 mV、24.3 mV、68.5 mV，由此可見實驗當中三組涂層的自腐蝕電位都低于Q235和2024鋁合金，所以三組涂層能夠起到陰極保護的作用，比

88、較實驗樣品自腐蝕電流，可以看出涂層的自腐蝕電流也均小于基體涂層基體Q235，也能起到減緩腐蝕的作用，因此將涂層涂于鋼鐵或者鋁合金上可以起到較好的防腐的作用，比較不同涂層的自腐蝕電流和電位可以看出，A2小于A1，其主要原因是A2涂層相比于A1涂層較厚。</p><p>　　表3-6 各試樣自腐蝕電流、電位</p><p>　　3.3.2.2 浸泡實驗</p><p>

89、　　在體式顯微鏡（Stemi 508）下對四組組涂層進行浸泡實驗樣品進行觀察，其不同時間段內(nèi)觀察到的涂層形貌如圖3-17至3-20所示。</p><p>　　圖3-17 A1涂層浸泡腐蝕形貌</p><p>　　圖3-18 A2涂層浸泡腐蝕形貌</p><p>　　圖3-19 B涂層浸泡腐蝕形貌</p><p>　　圖3-20 Q235浸泡腐

90、蝕形貌</p><p>　　從圖3-17至3-20可以看出在相同的浸泡時間內(nèi)四組浸泡實驗腐蝕情況明顯不同，浸泡12小時觀察到三組涂層和Q235都出現(xiàn)了不同的腐蝕現(xiàn)象，想與三組涂層暴露在外面的碳鋼，Q235表面腐蝕情況更為嚴重，浸泡72小時觀察試樣，Q235表面出現(xiàn)大量黃褐色鐵銹，即出現(xiàn)較明顯腐蝕，反之三組涂層暴露在外的碳鋼腐蝕現(xiàn)象較輕，未出現(xiàn)大面積腐蝕現(xiàn)象。浸泡168小時觀察試樣表面，Q235表面出現(xiàn)較大尺寸的腐

91、蝕坑，此時三組圖才能暴露在外碳鋼表面腐蝕現(xiàn)象依舊較輕微，由此可見，在相同的浸泡時間里，涂有涂層的碳鋼耐蝕性優(yōu)于Q235。</p><p>　　從圖3-21中觀察涂層腐蝕現(xiàn)象以A1涂層為例，在浸泡12小時涂層和碳鋼表面都出現(xiàn)了局部腐蝕現(xiàn)象，主要表現(xiàn)在涂層在基體裸露的邊界處腐蝕較為嚴重，且腐蝕優(yōu)先發(fā)生在涂層孔隙處；碳鋼基體在12小時時開始出現(xiàn)腐蝕斑點，但由于涂層的陰極保護作用，腐蝕斑點擴展較慢。</p>

92、<p>　　比較相同浸泡時間下三組涂層腐蝕現(xiàn)象，可以看出浸泡12小時B組涂層表面腐蝕較A1、A2組更為嚴重。一直到浸泡96小時，A1、A2組涂層部分和暴露在外的基體腐蝕現(xiàn)象都沒有B組涂層嚴重，浸泡400小時可以看出B組涂層表面出現(xiàn)了大量腐蝕產(chǎn)物，A1組涂層涂層表面腐蝕產(chǎn)物也明顯多于A2組圖才能，由此可見在相同的浸泡時間下，耐蝕性最強的是A2組涂層，其次是A1組，最后是B組。</p><p>　　根據(jù)涂

93、層浸泡形貌分析可知，在模擬海水中涂層具有良好的保護性能，除此之外，涂層較厚、涂層粉末越細小、涂層結(jié)構(gòu)越致密、孔隙率越小涂層的耐蝕性能越強。</p><p>　　圖3-21 不同時間段涂層腐蝕形貌</p><p>　　3.3.3 封孔劑處理后合金涂層腐蝕性能</p><p>　　將劑處理過的三組涂層進行電化學實驗，實驗數(shù)據(jù)結(jié)果進行處理并與第二組電化學實驗進行比較如圖3

94、-22所示。</p><p>　　圖3-22 封孔劑處理與未處理涂層極化曲線</p><p>　　封孔劑處理過與未處理涂層帶化學極化曲線如圖3-22所示，其各試樣自腐蝕電位、電流見表3-7所示，比較兩組電化學實驗極化曲線可以看出，使用封孔劑處理后涂層試樣自腐蝕電位較未處理的要高，即出現(xiàn)電位上移現(xiàn)象，A1組上移123.4 mV、A2組上移60.1 mV、B組上移96.9 mV，三組涂層當中A

95、1組上移最多，A2組最少。自腐蝕電流表現(xiàn)出減小現(xiàn)象，A1、A2、B組分別減少96.7%、90.6%、96.0%，可見三組涂層自腐蝕電流減少明顯。封孔劑的使用可以改善涂層耐蝕性。噴涂之后的涂層表面粗糙去，且表面具有較多的孔隙結(jié)構(gòu)，使用封孔劑后，涂層表面的孔隙被填充，減少了涂層表面的活性區(qū)域數(shù)量及面積，也降低了涂層與腐蝕介質(zhì)的接觸面積，進而降低了自腐蝕電流。</p><p>　　表3-7 各試樣自腐蝕電流、電位<

96、;/p><p><b>　　3.4 本章小結(jié)</b></p><p>　　根據(jù)對本章實驗數(shù)據(jù)分析，主要可以得出如下結(jié)論。</p><p>　?。?）Al-Co-Ce母合金中各元素成分在非晶化范圍之內(nèi)，且合金自腐蝕電位較低，由此可知此合金具有作為涂層潛力。</p><p>　　（2）氣霧化技術(shù)制備合金粉末制備不同粒度合金粉末，

97、其中較小粒度粉末已具有一定含量的非晶結(jié)構(gòu)。</p><p>　?。?）HVOF制備的合金涂層涂層具有一定的非晶結(jié)構(gòu)，在電化學實驗和浸泡實驗中體現(xiàn)出了較好的耐蝕作用。</p><p><b>　　第4章 結(jié)論</b></p><p>　　本實驗研究熱噴涂Al-Co-Ce非晶合金自修復涂層耐腐蝕性能及機理，主要通過制備和表征母合金、Al-Co-C

98、e非晶粉末、Al-Co-Ce非晶涂層來研究非晶涂層的物理特性，通過浸泡、電化學等腐蝕實驗研究Al-Co-Ce母合金、Al-Co-Ce非晶涂層的耐蝕性能，通過實驗探討Al-Co-Ce非晶合金涂層的耐蝕性能，得到Al-Co-Ce非晶涂層性能。</p><p><b>　　實驗得到結(jié)論如下：</b></p><p>　?。?）實驗中所使用通過感應熱熔技術(shù)制備的Al-Co-C

99、e母合金，通過結(jié)構(gòu)和成分表征，測得其合金成分均勻，各元素成分處在非晶形成范圍之內(nèi)，對母合金進行浸泡實驗和電化學實驗可得，合金在模擬海水當中四種金相腐蝕情況不同，其中腐蝕最先發(fā)生在富鋁相邊緣，含Ce元素最多相最耐蝕，相比于碳鋼和2024鋁合金Al-Co-Ce母合金自腐蝕電位較低，即將此合金粉末制備成涂層，能夠?qū)w形成電化學保護效果。</p><p>　?。?）通過對涂層粉末表征檢測可知氣霧化技術(shù)制得的非晶合金粉末

100、已經(jīng)初步具備了非晶結(jié)構(gòu)，根據(jù)對不同粒度非晶涂層粉末測得XRD曲線對比可知，涂層粉末粒度越小，非晶含量越高。</p><p>　?。?）實驗中所使用的涂層皆為HVOF技術(shù)制備，通過對不同粉末粒度涂層表征可知，采用小粒徑粉末制備涂層結(jié)構(gòu)較大粒度更加致密，厚度也更加均勻，表面粗糙度也更低。</p><p>　　（4）將HVOF技術(shù)制得的涂層進行浸泡實驗，通過不同時間段觀察腐蝕現(xiàn)象可知，與沒有噴涂

101、涂層的碳鋼基體比較，有涂層試樣耐蝕性能更為優(yōu)異，三種涂層能對裸露在外的碳鋼基體形成較好保護效果，涂層表現(xiàn)出較好自修復能力。</p><p>　?。?）通過實驗總結(jié)涂層耐蝕機理主要表現(xiàn)在三個方面：一，涂層能夠隔絕基體與腐蝕介質(zhì)的接觸，即涂層具有機械屏障效果；二，涂層自腐蝕電位、自腐蝕電流皆低于基體材料，所以涂層能夠表現(xiàn)出較好電化學保護效果；三，涂層在腐蝕介質(zhì)當中能夠釋放緩蝕離子（Ce3+）。</p>

102、<p><b>　　致 謝</b></p><p>　　光陰似箭，日月如梭，彈指一揮間四年美好而艱辛的大學生活猶如沙漏中的沙石已經(jīng)悄然流進昨日，即將離開的我此時心潮澎湃，感慨萬千，昔日的點點滴滴，形形色色，躍然而起，記憶猶新。在此，我要感謝所有關(guān)心和幫助我的人，感謝他們對我這四年學習和生活的指導和幫助。</p><p>　　首先，由衷感謝李春玲老師和王洪博

103、學長對我學習和生活上的幫助，在做畢業(yè)設(shè)計期間對本論文順利開展提出的寶貴意見，在老師和學長的帶領(lǐng)下，畢業(yè)設(shè)計圓滿完成，在實驗遇到問題時，給我提出了解決方案，在此表示由衷的感謝，祝愿老師事業(yè)順利，闔家歡樂。祝學長學業(yè)順利。</p><p>　　感謝孫霜青老師對我的關(guān)懷和指導，老師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、精益求精的工作作風和積極的生活態(tài)度為我樹立了學習的榜樣，并使我受益終生。</p><p>　　感謝我

104、的指導員穆海濤老師這四年來對我生活和學習上的指導，教會了我很多為人處世的道理，在此祝老師事業(yè)順利，闔家歡樂。</p><p>　　特別感謝我的父母，感謝父母在我求學期間對我的大力支持，父母對我無微不至的關(guān)懷和一直以來的支持和鼓勵是我求學道路的基石。踩著這樣的基石我才能順利完成我的大學四年的學習生涯。</p><p>　　感謝我的舍友及材料物理1403班的全體同學，是你們陪伴了我度過了大學四

105、年的校園生活。一路青春，一路歡笑。祝大家畢業(yè)后學業(yè)有成，事業(yè)順利。</p><p>　　最后，衷心感謝在評閱本論文中付出時間和汗水的專家和老師們。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]賈彬彬, 張文叢, 夏龍, 等. 非晶態(tài)合金制備方法 [J]. 輕合金加工技術(shù), 2006, 34(10): 20-24.&

106、lt;/p><p>　　[2]張志, 孫楠, 許澤兵. 非晶合金發(fā)展及制備 [J]. 科技信息:科學教研, 2007, (26): 177-179.</p><p>　　[3]He Y, Poon S J, Shlflet G J. Synthesis and Properties of Metallic Glasses that Contain Aluminum [J]. Science

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