4Cr13钢基表面SiC/Ta复合涂层的制备及性能研究

发布时间：2023-12-04 17:32

　　马氏体不锈钢因其具有优良的力学性能、较好的耐磨性以及抗腐蚀性能,被广泛应用于工业领域,如齿轮和轴承等结构件、汽车组件、热作模具、水轮机叶片、石油和天然气阀门以及切削工具医疗器械等。然而在石油、化工电气、船舶、海洋工程等摩擦腐蚀环境下使用时,马氏体不锈钢的表面性能仍会受到严峻挑战。本课题采用双辉等离子表面冶金技术(双辉技术)在4Cr13马氏体不锈钢表面先制备Ta过渡层,再通入H2和TMS(Si(CH3)4)作为反应气体合成SiC层,最终在4Cr13马氏体不锈钢表面制备出SiC/Ta复合涂层。本文分析了TMS浓度和SiC合成温度对SiC/Ta复合涂层组织、成分及结构的影响,研究了SiC/Ta复合涂层的硬度、结合性能、耐磨性能和耐蚀性能,并研究了不同TMS浓度和不同SiC合成温度制备的SiC/Ta复合涂层的磨损机理及腐蚀机理。研究结果表明:(1)通过双辉等离子渗Ta和合成SiC复合处理,在4Cr13马氏体不锈钢表面制备SiC/Ta复合涂层,涂层厚4.5-6μm,SiC层、Ta过渡层以及4Cr13基体间以扩散连接。随着TMS浓度增加,SiC层与Ta过渡层间逐渐出现缝隙、孔洞等缺陷;随着SiC合...

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 马氏体不锈钢简介
    1.2 马氏体不锈钢表面处理技术
        1.2.1 热喷涂
        1.2.2 电镀和化学镀
        1.2.3 气相沉积技术
        1.2.4 表面改性技术
    1.3 钢基SiC涂层的研究进展
        1.3.1 SiC涂层的特点
        1.3.2 钢基SiC涂层的应用进展
    1.4 双辉等离子表面冶金技术
    1.5 过渡层材料的选择
    1.6 研究课题的提出
        1.6.1 课题可行性分析
        1.6.2 课题主要研究内容
第二章 实验设备及研究方法
    2.1 实验材料及设备
        2.1.1 实验材料
        2.1.2 涂层的制备装置
    2.2 涂层的制备参数
    2.3 涂层的表征方法
第三章 SiC/Ta复合涂层的表征
    3.1 TMS浓度对SiC/Ta复合涂层的组织结构的影响
        3.1.1 TMS浓度变化时涂层的表面形貌
        3.1.2 TMS浓度变化时涂层的截面形貌及元素分布
        3.1.3 XRD分析
        3.1.4 XPS分析
    3.2 SiC合成温度对SiC /Ta复合涂层组织结构的影响
        3.2.1 SiC合成温度变化时涂层的表面形貌
        3.2.2 SiC合成温度变化时涂层的截面形貌
        3.2.3 XRD分析
        3.2.4 XPS分析
    3.3 SiC/Ta复合涂层的硬度
    3.4 SiC/Ta复合涂层的结合性能
    3.5 本章小结
第四章 SiC/Ta复合涂层的摩擦磨损性能研究
    4.1 摩擦学理论
        4.1.1 摩擦磨损基本原理
        4.1.2 摩擦磨损性能评价
    4.2 摩擦磨损实验
    4.3 TMS浓度对SiC/Ta复合涂层摩擦磨损性能的影响
        4.3.1 TMS浓度变化时涂层的摩擦系数
        4.3.2 TMS浓度变化时涂层的磨痕形貌
        4.3.3 TMS浓度变化时涂层的比磨损率
    4.4 SiC合成温度对SiC /Ta复合涂层摩擦磨损性能的影响
        4.4.1 SiC合成温度变化时涂层的摩擦系数
        4.4.2 SiC合成温度变化时涂层的磨痕形貌
        4.4.3 SiC合成温度变化时涂层的比磨损率
    4.5 本章小结
第五章 SiC/Ta复合涂层的腐蚀性能研究
    5.1 电化学理论
        5.1.1 电化学基本原理
        5.1.2 耐腐蚀性能评价
    5.2 电化学实验
    5.3 TMS浓度对SiC/Ta复合涂层腐蚀性能的影响
        5.3.1 TMS浓度变化时涂层的极化曲线
        5.3.2 TMS浓度变化时涂层的阻抗
    5.4 SiC合成温度对SiC /Ta复合涂层腐蚀性能的影响
        5.4.1 SiC合成温度变化时涂层的极化曲线
        5.4.2 SiC合成温度变化时涂层的阻抗
    5.5 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士期间发表的学术论文



本文编号：3870387