Si含量对激光熔覆316L工艺及腐蚀性能的影响

目的提高316L不锈钢粉末中Si元素的含量来改变熔覆层的组织形貌,进而提高熔覆层的耐腐蚀性能。方法采用激光共聚焦显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、差重-热差测试对熔覆层试样的宏观形貌与微观结构组成进行表征。结果随着Si含量的提升,激光熔覆层厚度增大,平均单层熔覆层厚度由0.8%Si的700μm熔高增大至1.2%Si的800μm与1.6%Si的900μm,分别增大了14%与29%。其次,Si含量的提升能显著提升熔覆层的抗高温氧化性能,高温下氧化形成的SiO_(2)膜层能够有效阻碍O_(2)对熔池的氧化。TG测试结果表明,0.8%Si在高温下的平均氧化质量增量为32%,而1.6%Si的氧化质量增量仅为19%。同时,原位生成的纳米氧化硅颗粒使得熔覆层组织晶粒出现细化。最后,随着Si元素含量的提升,熔覆层的耐腐蚀性能得到显著提升。Si元素形成的氧化膜层能有效阻碍腐蚀的进行,提升熔覆层的腐蚀性能。熔覆层自腐蚀电位正向偏移,腐蚀电流下降,同时熔覆层阻值提升。结论随着Si元素的质量分数由0.8%提升至1.6%,熔覆层的工艺性能显著提升,熔覆层厚度增加,且高温抗氧化性能提升,同时熔覆层的耐腐蚀性能得到显著提高。

TC4合金表面激光复合微弧氧化涂层制备及热腐蚀失效研究

为了提高钛合金的耐热腐蚀性能,采用激光复合微弧氧化(LMAO)的方法在TC4合金表面制备了陶瓷防护涂层,研究了NaAlO_(2)盐电解液体系下激光同步辐照对涂层结构和热腐蚀行为的影响。结果发现,相比于单一微弧氧化涂层,激光复合微弧氧化涂层表面平整度有所提高,表面的孔隙率和孔径尺寸降低,涂层具有更高的Al含量,致密和均匀性得到了改善。涂层主要由Al_(2)TiO_(5),金红石型TiO_(2),锐钛矿型TiO_(2)和少量α-Al2O3高温稳定相构成,激光提供的能量有利于高温相的形成。TC4基体最大氧化增重达2.88 mg·cm^(-2),形成了33.3μm厚的氧化层,微弧氧化涂层最大氧化增重降低至1.13 mg·cm^(-2),氧化层厚为1.05μm。相比之下,激光复合微弧氧化涂层最大氧化增重进一步下降至0.91 mg·cm^(-2),形成的氧化层最薄,仅为0.33μm。激光复合微弧氧化涂层孔洞缺陷少,涂层中高的Al元素含量使腐蚀产物更加致密,减少裂纹和空洞形成,腐蚀区域得到有效控制,增强了涂层对O和腐蚀性介质的阻挡效果,对基体钛合金的保护作用提高。