Cr-Ni rustfrit stål har fremragende miljømæssig korrosionsbestandighed og er blevet meget brugt inden for olie, kemisk industri, rumfart, skibsteknik osv. Blandt dem har 304 rustfrit stål god korrosionsbestandighed og varmebestandighed, og er meget udbredt i moderne industri. Men i stærkt korrosive industrielle miljøer og stærkt forurenede atmosfærer såsom uorganiske syrer kan dens korrosionsbestandighed stadig ikke opfylde kravene, og dens levetid skal forlænges med overfladebelægningsbeskyttelsesteknologi. Moderne overfladebelægningsteknologier såsom dampaflejring, kemisk varmebehandling, galvanisering, termisk sprøjtning og laserbeklædning er vigtige metoder til at forbedre materialeoverfladers korrosionsbestandighed. Undersøgelser har fundet, at ensartede og tætte belægninger kan fremstilles ved elektroplettering og dampaflejringsteknikker, og belægningerne har høj renhed og kontrollerbar sammensætning. Meng et al. fremstillet en tæt superhydrofob Zn-Fe belægning på overfladen af ​​en magnesiumlegering ved galvanisering. Belægningen viste fremragende selvrensende, slidstyrke og korrosionsbestandighed. Sammenlignet med magnesiumlegeringssubstratet blev belægningens korrosionsbestandighed forbedret med 87%. Shan et al. aflejret CrN og CrSiN belægninger på 316L rustfrit stål, hvilket øgede overfladens hårdhed, forbedrede havvandets korrosionsbestandighed og tribologiske egenskaber af materialet. Belægningerne blev fremstillet ved kemisk varmebehandling, termisk sprøjtning og andre metoder, og overfladenøjagtigheden og tykkelsen var kontrollerbar, processen var enkel og nem at betjene. Xun Qingting et al. styrkede overfladen af ​​GCr15 stål ved kemisk varmebehandling, og dets hårdhed blev stærkt forbedret, og tykkelsen af ​​det hærdede lag nåede 0.25 mm. Liu et al. med succes fremstillet Ag-BN-belægninger ved plasmasprøjtning, hvilket reducerede belægningernes friktionskoefficient og forbedrede deres slidstyrke.

Belægningerne fremstillet ved galvanisering og dampudfældningsteknologi har svag bindingsstyrke med underlaget og tynd tykkelse. Overfladen af ​​den termiske spraybelægning er ru og har en stor porøsitet. Den kemiske varmebehandling stiller høje krav til substratmaterialet, og belægningen er vanskelig at opfylde kravene til langvarig arbejdsdrift. Sammenlignet med andre overfladebehandlingsteknologier har laserbeklædningsteknologien fordelene ved høj effektivitet, lav fortynding og god metallurgisk binding. Det bruges ofte til at fremstille højkvalitetsbelægninger med høj hårdhed, stærk slidstyrke og korrosionsbestandighed, som kan opnå formålet med reparation og modifikation af emnets overflade.

Laserbeklædningsteknologibruger generelt metalpulver, keramisk pulver og metal-keramisk kompositpulver som beklædningsmaterialer. Metalpulver har god befugtningsevne med substratmaterialet og er lettere at danne en tæt metallurgisk binding, hvilket forbedrer belægningens procesdannende ydeevne. Ouyang Changyao et al. laserbeklædt Stellite12 koboltbaseret pulver på overfladen af ​​304 rustfrit stål og studerede belægningens mikrostruktur, elementfordeling, fase og egenskaber. Resultaterne viste, at belægningens overfladekvalitet var god og havde ingen åbenlyse defekter. Det dannede en metallurgisk binding med substratet, og korrosionsbestandigheden blev væsentligt forbedret sammenlignet med substratet. Yang Wenbin et al. [23] forberedte to slags jernbaserede og koboltbaserede metalbelægninger på overfladen af ​​ER8 hjulstål. Belægningsoverfladen var ensartet og tæt og dannede en god metallurgisk binding. De reparerede hjulstålprøver viste alle god slidstyrke og korrosionsbestandighed. Sammenlignet med metaller har keramik højere hårdhed, samt bedre slidstyrke, korrosionsbestandighed, varmebestandighed og højtemperaturoxidationsbestandighed. Da de fysiske og kemiske egenskaber af keramik, såsom elasticitetsmodul og termisk ekspansionskoefficient, er ret forskellige fra metallers, opstår der let defekter såsom revner og porer under beklædningsformningsprocessen, hvilket påvirker bindingsstyrken mellem belægningen og underlaget, hvilket resulterer i reduceret overfladekvalitet og ydeevne. Wang Ran et al. løst problemerne med Al2O3-ZrO2 keramiske belægninger, såsom høj skørhed og let revnedannelse, til en vis grad ved at forvarme underlaget. Efter forvarmning ved 300 °C var belægningens revnefølsomhed betydeligt reduceret, men der eksisterede stadig revner. Undersøgelser har vist, at brugen af ​​metal-keramiske kompositbelægninger kan løse flaskehalsproblemet med keramiske belægninger. Metal-keramiske kompositpulvere har hårdheden og gode bearbejdelighed af metalpulvere, såvel som den høje hårdhed, slidstyrke og korrosionsbestandighed af keramiske pulvermaterialer. Ved at vælge forskellige typer metal og keramiske pulvere og justere sammensætningsforholdet mellem de to, kan metal-keramiske kompositbelægninger med få defekter og høj bindingsstyrke fremstilles. De intermetalliske forbindelser og usmeltede keramiske forstærkningspartikler i belægningsstrukturen er befordrende for kompositbelægningens specifikke funktioner (såsom korrosionsbestandighed, slidstyrke, højtemperaturoxidationsbestandighed osv.). Almindeligt anvendte metalkeramiske kompositpulvere omfatter Fe, Co og Ni-baserede kompositpulvere forstærket med keramiske partikler såsom WC, SiC og Al2O3, som er meget udbredt til fremstilling af metalkeramiske kompositbelægninger med høj hårdhed, slidstyrke og stærk korrosionsbestandighed. Blandt dem har Al2O3-keramik højt smeltepunkt, høj hårdhed, lille termisk udvidelseskoefficient og stærk fysisk og kemisk stabilitet. Indenlandske og udenlandske forskere har udført omfattende forskning i Al2O3 keramiske belægninger. Resultaterne viser, at rene Al2O3 keramiske belægninger har problemer som stor porøsitet og svag bindingsstyrke. Zhou Jianzhong et al. fremstillede Al2O3 keramisk forstærkede Fe901 metal-keramiske kompositbelægninger ved hjælp af laserbeklædning, som effektivt forbedrede belægningens hårdhed og slidstyrke. Ni har god duktilitet og god bindingseffekt. Ved at tilføje Ni kan belægningens aflejringseffektivitet og mekaniske egenskaber effektivt forbedres, og fastholdelsesstyrken af ​​Al2O3-partikler i kompositbelægningen kan forbedres. Al2O3-forstærket Ni-baseret kompositbelægning har høj hårdhed og bindingsstyrke og udviser gode overfladebeskyttelsesegenskaber. På nuværende tidspunkt fokuserer forskningen i Ni-Al2O3-kompositbelægning hovedsageligt på dens slidstyrke og relaterede mekanismer, og der er få rapporter om belægningens korrosionsbestandighed. I denne artikel anvendes den forudindstillede pulvermetode til at fremstille Ni-Al2O3 metalkeramisk kompositbelægning på overfladen af ​​rustfrit stål ved hjælp af laserbeklædningsteknologi for at kombinere den høje kemiske stabilitet af metal Ni med den høje hårdhedsforstærkende effekt af Al2O3, reducere korrosionsreaktionshastigheden betydeligt og forbedre materialets overfladehårdhed og derved opnå de dobbelte mål om at forbedre korrosionsbestandigheden og overfladehårdheden af ​​304 rustfrit stål.

1 eksperiment

1.1 Materialer
Laserbeklædningssubstratet er 304 rustfrit stål, og dets kemiske sammensætning (efter massefraktion) er: S 0.002 %, P 0.042 %, C 0.07 %, Si 0.89 %, Mn 1.92 %, Ni 8.1 %, Cr 18.2 %, og balance er Fe. Størrelsen er 200 mm×150 mm×15 mm, og substratets mikrostruktur er vist i figur 1. Beklædningspulveret er kommercielt højrent Ni-pulver (gennemsnitlig partikelstørrelse 100 nm, renhed 99.0%) og Al2O3-pulver (gennemsnitlig) partikelstørrelse 2 μm, renhed 98.0 %). Det blandede pulver blev blandet i en QM-1 horisontal kværn ved en formalingshastighed på 250 r/min i 6 timer for at gøre pulveret blandet jævnt. Før beklædning blev det blandede pulver anbragt i en vakuumtørreovn ved 150 °C i 3 timer for at fjerne fugt. Før beklædning blev substratoverfladen poleret med SiC sandpapir, og substratoverfladen blev renset med acetone for at fjerne fedt. Substratet blev forvarmet til 300 °C for at reducere den termiske spænding forårsaget af den enorme temperaturgradient mellem substratet og belægningen. For at sikre stabiliteten af ​​kompositbelægningen blev der udført laserbeklædning ved brug af forudindstillet pulver, og tykkelsen af ​​det forudindstillede pulver var 0.9 mm.

1.2 Forberedelse af belægning
Beklædningsudstyret bruger et JHL-1GX-2000 laser intelligent fremstillingssystem med en maksimal effekt på 2 kW. Beklædningsprocesparametre: lasereffekt på 1.2 kW, spotdiameter på 3 mm og scanningshastighed på 350 mm/min. Efter beklædningen er færdig, afkøles prøven naturligt til stuetemperatur. Prøven skæres langs tværsnittet af kompositbelægningen ved trådskæring, og prøven renses i vandfri ethanol ved hjælp af en ultralydsrenser for at opnå en metallografisk prøve. Efter slibning og polering ætses prøven i 25 s under anvendelse af en blandet opløsning bestående af HCl (volumenfraktion 75%) og HNO3 (volumenfraktion 25%).

1.3 Belægningsmorfologi og fasekarakterisering
Mikrostrukturen af ​​substratet blev observeret af et Eclipse MA200 optisk mikroskop (OM), og morfologien af ​​kompositbelægningen og dens korrosionsoverflade blev observeret af et VEGA3 scanning elektronmikroskop (SEM) med et energidispergerende spektrometer (EDS) og energi spektrumanalyse blev udført. Sammensætningen af ​​den sammensatte belægningsfase blev analyseret med et multifunktionelt røntgendiffraktometer (XRD, spænding 40 kV, strøm 200 mA, diffraktionsvinkel 2θ på 20°~80°).

1.4 Karakterisering af belægningsydelse
Mikrohårdheden af ​​tværsnittet af kompositbelægningen blev testet af en HV 1000A mikrohårdhedstester med en belastningsmasse på 400 g og en belastningstid på 30 s. Afstanden mellem hver måleposition var 0.1 mm. For den samme gruppe af prøver blev 3 punkter testet i samme afstand fra belægningsoverfladen, og gennemsnitsværdien blev taget.
Kompositbelægningen blev forseglet med organisk lim, hvilket blotlagde 1 mm2 af overfladen, og der blev lavet en korrosionsprøve. Korrosionsprøven blev anbragt i 1 mol/L fortyndet saltsyre og nedsænket i korrosion ved stuetemperatur i 5 timer. Efter fjernelse af korrosionsprodukterne blev det vejet, og vægttabets korrosionshastighed for kompositbelægningen blev beregnet ved anvendelse af korrosionsvægttabet: VL= (m1- m0)/t.
Hvor m1 er prøvens masse før korrosion, m0 er prøvens masse efter korrosion, og t er korrosionstiden. Ametek Parstat 4000 elektrokemiske arbejdsstation blev brugt til at teste den potentiodynamiske polarisationskurve for 1 mm2 kompositbelægningskorrosionsprøveoverfladen. Korrosionsmediet var 1 mol/L fortyndet saltsyreopløsning, referenceelektroden var Ag/AgCl-elektrode, hjælpeelektroden var Pt-elektrode, og arbejdselektroden var 1 mm2 korrosionsprøve. Efter nedsænkning ved åbent kredsløbspotentiale i 60 minutter blev testen udført efter stabilisering. Den potentiodynamiske polarisationstest blev udført i området -1.5~1.5 ved en scanningshastighed på 1 mV/s, og korrosionspotentialet og korrosionsstrømtætheden af ​​kompositbelægningen blev monteret.

2 Resultater og diskussion

2.1 Belægningsmorfologi og faseanalyse
Mikrostrukturen af ​​tværsnittet af Ni-25%Al2O3-kompositbelægningen er vist i figur 2. Som det kan ses af figur 2a, har kompositbelægningen en ensartet struktur, ingen tydelige defekter såsom porer og revner, og der er et tydeligt metallurgisk bindingsområde mellem kompositbelægningen og substratet. Kompositbelægningen kan opdeles i tre dele: beklædningslag (CL), metallurgisk bindingszone (MBZ) og varmepåvirket zone (HAZ). Som vist i figur 2b er strukturen i bunden af ​​CL-zonen fine cellulære krystaller. Som vist i figur 2c er midten af ​​CL-zonen en søjleformet krystal med retningsbestemt vækst. Som vist i figur 2d er strukturen i toppen af ​​CL-zonen fine ligeaksede krystaller. Da laserstrålen scanner pulveret i meget kort tid, og temperaturen falder hurtigt, størkner kompositbelægningen og afkøles hurtigt og danner en forholdsvis ensartet og fin struktur. Ifølge størkningsteorien bestemmes morfologien af ​​den størknede struktur af stabilitetsfaktoren (G/R) af faststof-væske-grænsefladen, hvor G er temperaturgradienten og R er størkningshastigheden. Bunden af ​​CL-zonen er tæt på substratet, med en hurtig afkølingshastighed og en stor grad af underafkøling, der danner fine cellulære krystaller. Under størkningsprocessen er afkølingshastigheden vinkelret på bindingsgrænsefladen den hurtigste, og kornkrystallisationshastigheden er den hurtigste. Derfor genereres søjleformede krystaller i midten af ​​CL-zonen langs retningen vinkelret på grænsefladen, som vist i figur 2c. Som vist i figur 2d er toppen af ​​CL-zonen i kontakt med luften, afkølingshastigheden er hurtig, underafkølingen er stor, og afkølingshastigheden i alle retninger er den samme, hvilket genererer fine ligeaksede krystaller. Under størkningsprocessen fører forskellige afkølingshastigheder til forskellige mikrostrukturer. Baseret på laserbeklædningens hurtige smeltnings- og størkningsegenskaber er strukturen af ​​kompositbelægningen væsentligt raffineret sammenlignet med substratet. EDS-overfladescanningsanalyseresultaterne af kompositbelægningen (figur 2) er vist i figur 3. Som vist i figur 3a~c er Fe- og Cr-elementer jævnt fordelt i belægningen og substratet, og Ni er hovedsageligt fordelt i CL-zonen. Al- og O-elementer (som vist i henholdsvis figur 3d og e) er hovedsageligt fordelt i toppen af ​​CL-zonen, hvilket beviser, at Al2O3-partikler hovedsageligt er fordelt i toppen af ​​CL-zonen, og den sammensatte belægning er sammensat af et metal lag og et keramisk lag. Nøglen til dannelsen af ​​metal-keramiske kompositbelægninger er spredningen af ​​Ni og Al2O3 i pulveret og forskellen i deres absorption af laserenergi. Når højenergilaseren scanner det sammensatte pulver, smeltes pulveret og substratoverfladen øjeblikkeligt af høj temperatur. Da smeltepunktet for Al2O3 er højere end Ni, absorberes det meste af laserenergien af ​​Ni-pulver, og Ni-pulver er fuldstændigt smeltet. En del af Al2O3-pulveret er let smeltet, men Al2O3 forbliver i granulær form. Efter at højenergilaseren har scannet pulveret, smeltes Ni-pulveret og substratet fuldstændigt for at danne en smeltet pool. Stærk konvektion genereres i den smeltede pool, og Al2O3-partikler er jævnt spredt. Da tætheden af ​​Al2O3-partikler er lavere end metalfasens, er de hovedsageligt fordelt på toppen af ​​kompositbelægningen (som vist i figur 4), og danner et keramisk lag. Intermetalliske forbindelser fordeles i kompositbelægningen for at danne et metallag. Da Ni har god befugtningsevne med metalmatricen, dannes der et godt metallurgisk bindingsområde, hvilket gør kompositbelægningen mere fast bundet til substratet.

For at bestemme fasesammensætningen af ​​Ni-25%Al2O3-kompositbelægningen blev kompositbelægningen analyseret ved XRD. Resultaterne er vist i figur 5. Fasen af ​​kompositbelægningen er hovedsageligt sammensat af Al2O3, Fe-Ni og Fe-Ni-Cr faste opløsninger. Da Fes atomradius er meget tæt på Cr og Ni, vil Fe smelte og diffundere under højenergilaserbestråling og kombineres med Cr og Ni for at danne Fe-Ni og Fe-Ni-Cr faste opløsninger, som findes. som austenit ved høje temperaturer og omdannes til martensit efter afkøling. Eksistensen af ​​Fe-Ni og Fe-Ni-Cr faste opløsninger indikerer, at matrixen og Ni-pulveret er blevet fuldstændigt smeltet, og Fe i matrixen er blevet fuldstændigt diffuseret ind i den smeltede pool. Kombineret med SEM- og EDS-analyse kan det ses, at de Al2O3-keramiske partikler ikke er fuldstændigt smeltede, og de fleste af dem eksisterer stadig i form af partikler, hvilket yderligere beviser eksistensen af ​​den Al2O3-keramiske fase.

Tværsnittet og overflademorfologien af ​​Ni-x%Al2O3-kompositbelægningen er vist i figur 6. Som vist i figur 6a, c, e og g er tværsnittene af Ni, Ni-15%Al2O3 og Ni-25%Al2O3 kompositbelægninger er tætte og har ingen åbenlyse defekter. Al2O3-partiklerne smeltes let under højenergilaserbestråling, hvilket viser en lysegrå uregelmæssig granulær struktur. De let smeltede Al2O3-partikler frembringer en fastspændingseffekt under bindingsvirkningen af ​​de faste Fe-Ni- og Fe-Ni-Cr-opløsninger og er mere fast kombineret, hvorved den formende effekt af kompositbelægningen forbedres. Med stigningen af ​​Al2O3-indholdet øges antallet af Al2O3-partikler i kompositbelægningen gradvist. I tværsnittet af Ni-35%Al2O3-kompositbelægningen blev der fundet flere porer, Al2O3-partiklerne agglomererede, og Al2O3-partiklerne og de intermetalliske forbindelser producerede porer, som ikke var fast kombineret, hvilket let førte til reduktion af kompositbelægningens ydeevne. Som vist i figur 6b, d, f og h er der ingen tydelige defekter på overfladen af ​​Ni-, Ni-15%Al2O3- og Ni-25%Al2O3-kompositbelægninger, mens der er tydelige revner og porer på overfladen af Ni-35% Al2O3
kompositbelægninger. Revnerne er hovedsageligt forårsaget af overdreven spænding på grund af agglomerering af Al2O3-partikler og ujævn elementfordeling. På grund af kompositbelægningens hurtige smelteegenskaber har den gas, der genereres ved reaktionen af ​​elementer som C og S med O, ikke tid til at undslippe, og danner således porer. Som vist i figur 6, efter tilsætning af en passende mængde Al2O3, er overfladen af ​​kompositbelægningen tæt og har ingen åbenlyse defekter; efter tilsætning af for meget Al2O3 er kompositbelægningen tilbøjelig til defekter som porer og revner.

2.2 Mikrohårdhedsanalyse
Ændringskurven for mikrohårdheden af ​​tværsnittet af Ni-x%Al2O3-kompositbelægningen langs dybderetningen er vist i figur 7. Mikrohårdheden af ​​substratet er omkring 164HV, og mikrohårdheden af ​​kompositbelægningen kan nå op til 1026.3 HV. Mikrohårdheden er mellem 760HV og 1 026HV, hvilket er 4 til 5 gange højere end substratets. Som vist i figur 7 falder mikrohårdheden af ​​kompositbelægningen kraftigt efter gradvis stigning. Dette skyldes, at der er nogle defekter på den lave overflade af kompositbelægningen, hvilket resulterer i lav mikrohårdhed af overfladen; mikrostrukturen inde i kompositbelægningen er ensartet og fin, med få defekter, og der er et stort antal hårde faser, og mikrohårdheden øges gradvist; mikrohårdheden af ​​området tæt på substratet falder kraftigt, indtil den nærmer sig substratets mikrohårdhed. Med stigningen af ​​Al2O3-indholdet øges mikrohårdheden af ​​kompositbelægningen først og falder derefter. Når massefraktionen af ​​Al2O3 er 25%, når mikrohårdheden af ​​kompositbelægningen den højeste værdi. Hårdheden af ​​kompositbelægningen er relateret til dens overfladekvalitet og Al2O3-indhold. Kombineret med morfologien og faseanalysen af ​​kompositbelægningen er hovedårsagerne: For det første producerer laserbeklædningskompositbelægningen en stor grad af underkøling under den hurtige afkølingsproces og forfiner derved belægningens mikrostruktur og spiller en finkornsforstærkende rolle på kompositbelægningen og signifikant forøgelse af mikrohårdheden af ​​kompositbelægningen; for det andet forbedrer den faste opløsningsstyrkende effekt af de hårde faser Fe-Ni og Fe-Ni-Cr mikrohårdheden af ​​kompositbelægningen. Kombineret med EDS-resultaterne (Figur 3) kan det ses, at indholdet af Ni og Cr i kompositbelægningen er højt, og Fe-atomerne i den smeltede matrix gennemgår elementdiffusion i kompositbelægningen. Ni og Cr opløses let i Fe for at danne en hård fast opløsning; for det tredje er de keramiske Al2O3-partikler med høj hårdhed spredt i kompositbelægningen, hvilket yderligere forbedrer kompositbelægningens mikrohårdhed. Når massefraktionen af ​​Al2O3 når 35 %, opstår der defekter som porer og revner på overfladen af ​​kompositbelægningen, hvilket reducerer kompositbelægningens mikrohårdhed. Det kan ses, at forbedringen af ​​mikrohårdheden af ​​Ni-x%Al2O3 (x≤25) kompositbelægning drager fordel af de kombinerede virkninger af kornforfining, styrkelse af fast opløsning og partikelforstærkning.

2.3 Analyse af belægningens korrosionsbestandighed
Vægttabets korrosionshastighed for Ni-x%Al2O3-kompositbelægningen efter nedsænkning i 1 mol/L fortyndet saltsyre i 5 timer er vist i figur 8. Som det kan ses af figur 8, med stigningen af ​​Al2O3-indholdet, er vægten tabskorrosionshastigheden viser en tendens til først at falde og derefter stigende, og korrosionsbestandigheden viser en tendens til først at stige og derefter svækkes. Vægttabets korrosionshastighed for Ni-25%Al2O3-kompositbelægningen er den mindste, og korrosionsbestandigheden er den bedste. Polarisationskurven og tilpasningsdata for Ni-x%Al2O3-kompositbelægningen er vist i figur 9. Som det kan ses af figur 9, er polarisationskurverne for Ni-x%Al2O3-kompositbelægningerne ens i form. Med stigningen af ​​Al2O3-indholdet viser korrosionspotentialet en tendens til først at stige og derefter faldende, og korrosionsstrømtætheden viser en tendens til først at falde og derefter stigende. Ni-25%Al2O3-kompositbelægningen har det højeste korrosionspotentiale og den laveste korrosionsstrømtæthed. Korrosionspotentialet angiver materialets korrosionstendens. Jo større korrosionspotentiale af kompositbelægningen, jo mindre sandsynlighed er det for at blive korroderet. Korrosionsstrømtætheden og korrosionshastigheden angiver kvaliteten af ​​materialets korrosionsbestandighed. Jo mindre korrosionsstrømtætheden og korrosionshastigheden for kompositbelægningen er, jo bedre er korrosionsbestandigheden af ​​kompositbelægningen. Nedsænkningskorrosionstesten og elektrokemiske testpasningsdata for kompositbelægningen viser, at korrosionsstrømtætheden og korrosionshastigheden af ​​Ni-25%Al2O3-kompositbelægningen er de mindste, og korrosionsbestandigheden er den bedste. Den Al2O3-korrosionsbestandige keramiske fase og Fe-Ni- og Fe-Ni-Cr-faste opløsninger øger kompositbelægningens korrosionspotentiale. Ni-25%Al2O3-kompositbelægningen har en mindre korrosionstendens, og dens mikrostruktur er mere ensartet og tæt; Ni-35%Al2O3-kompositbelægningen har defekter som porer og revner, og den ætsende væske er lettere at trænge ind i det indre, hvilket forværrer korrosionsprocessen.

Korrosionsoverflademorfologien af ​​Ni-x%Al2O3-kompositbelægningen nedsænket i 1 mol/L fortyndet saltsyre i 5 timer er vist i figur 10. Som det kan ses af figur 10a, er overfladen af ​​Ni-belægningen korroderet mere alvorligt. korrosionsarealet er større, og der er åbenlyst et sammenhængende stort areal-kløftformet korrosionsareal, og korrosionsgravene er dybere og større. Som det kan ses af figur 10b, er korrosionsgraden af ​​Ni-15%Al2O3-kompositbelægningen reduceret, korrosionsarealet reduceres, det kontinuerlige, stort areal, kløftformede korrosionsareal reduceres, korrosionsgravene er lavvandede, korrosionen gruber er små, men antallet er stort. Korrosionsmorfologien af ​​Ni-25%Al2O3-kompositbelægningen er vist i figur 10c. Kun en lille del af den sammensatte belægningsoverflade er korroderet, det kontinuerlige kløftformede korrosionsareal er mindre, korrosionshullerne er mindre og antallet er lille, og korrosionsgraden er yderligere reduceret. Som det kan ses af figur 10d, forværres korrosionsgraden af ​​Ni-35%Al2O3-kompositbelægningen, korrosionsarealet øges, det kontinuerlige kløftformede korrosionsareal med stort areal øges, korrosionsgravarealet er større, antallet er mere, og korrosionsbestandigheden af ​​kompositbelægningen er værre. Korrosionsmorfologien af ​​kompositbelægningen viser yderligere, at med stigningen af ​​Al2O3-indholdet viser korrosionsbestandigheden af ​​kompositbelægningen en tendens til først at stige og derefter svækkes, blandt hvilke korrosionsbestandigheden af ​​Ni-25%Al2O3-kompositbelægning er den bedste . Dette skyldes, at korrosionspotentialet for den sammensatte belægning først stiger og derefter falder, korrosionstendensen svækkes først og øges derefter, korrosionsstrømtætheden og korrosionshastigheden falder først og øges derefter, hvilket resulterer i, at korrosionsgraden af ​​kompositbelægningen først reduceres og forværres derefter, og korrosionsområdet, hvor grubegraven udvider sig til at danne kløfter, øges først og falder derefter.

Når kompositbelægningen nedsænkes i 1 mol/L fortyndet saltsyre, ødelægger Cl− let overfladepassiveringsfilmen, den ætsende væske kommer i kontakt med overfladen af ​​kompositbelægningen, og der dannes en galvanisk korrosionscelle, og der opstår en elektrokemisk reaktion. Grundstoffer som Fe, Cr og Ni gennemgår oxidationsreaktioner ved anoden, taber elektroner og opløses for at danne frie kationer, og H+ gennemgår reduktionsreaktioner ved katoden for at generere H2-udslip, hvilket resulterer i korrosionshuller på korrosionsoverfladen, hvilket forårsager kompositten belægning, der skal korroderes yderligere. På grund af den hurtige smeltning og størkning af laserbeklædning er mikrostrukturen af ​​kompositbelægningen finere end substratets, og korrosionsbestandigheden af ​​den raffinerede struktur er stærkere. Derfor er korrosionsbestandigheden af ​​Ni-x%Al2O3-kompositbelægningen forbedret under virkningen af ​​finkornsforstærkning. Fe-Ni og Fe-Cr-Ni faste opløsninger fastholder Al2O3-partiklerne i kompositbelægningen, binder effektivt Al2O3-partiklerne og forhindrer den ætsende væske i at trænge ind i kompositbelægningen gennem porerne nær Al2O3-partiklerne. Den forstærkende effekt af fast opløsning forbedrer kompositbelægningens kompakthed og styrker kompositbelægningens korrosionsbestandighed. Efter tilsætning af en passende mængde Al2O3 til kompositbelægningen kan den mikrosmeltede Al2O3 blokere korrosionskanalen og reducere korrosionsområdet. Tilsætning af en passende mængde Al2O3 kan spille en rolle i partikelforstærkning af kompositbelægningen. Når 35 % massefraktion af Al2O3 tilsættes, på den ene side forårsager den overdrevne tilsætning af Al2O3, at et stort antal partikler ikke smeltes, hvilket øger korrosionskanalen og antallet af galvaniske korrosionsceller. Derfor reduceres korrosionsbestandigheden af ​​Ni-35%Al2O3-kompositbelægningen. På den anden side, efter overdreven tilsætning af Al2O3, er der et stort antal porer og revner i kompositbelægningen, og den ætsende væske er mere tilbøjelig til at trænge ind i det indre af kompositbelægningen gennem porerne og revnerne og derved accelerere korrosionen hastighed, hvilket resulterer i et fald i korrosionsbestandigheden af ​​Ni-35%Al2O3-kompositbelægningen. Sammenfattende er forbedringen af ​​korrosionsbestandigheden af ​​Ni-x%Al2O3 (x≤25) kompositbelægningen resultatet af den kombinerede effekt af finkornsforstærkning, fast opløsningsforstærkning og partikelforstærkning.

3 Konklusioner
Den høje hårdhed og korrosionsbestandige Ni-x%Al2O3 kompositbelægning blev fremstillet på overfladen af ​​304 rustfrit stål ved hjælp af laserbeklædningsteknologi. Virkningen af ​​Al2O3-indholdet på kompositbelægningens morfologi, mikrohårdhed og korrosionsbestandighed blev undersøgt. Hovedkonklusionerne er som følger.

1) Der dannes en tæt metallurgisk binding mellem kompositbelægningen og substratet. Mikrostrukturen af ​​den sammensatte belægning præsenteres som fine ligeaksede krystaller, retningsbestemte søjlekrystaller og cellulære krystaller fra overfladen til indersiden. Ni-x%Al2O3 (x ≤ 25) kompositbelægningen er ensartet og tæt uden åbenlyse defekter. Ni-35%Al2O3-kompositbelægningen har defekter som porer og revner. Hovedfaserne af Ni-25%Al2O3-kompositbelægningen er sammensat af Al2O3-, Fe-Ni- og Fe-Ni-Cr-faste opløsninger. Al2O3-partiklerne er hovedsageligt fordelt i toppen af ​​CL-zonen for at danne et keramisk lag. De intermetalliske forbindelser er jævnt fordelt i CL-zonen for at danne et metallag. Al2O3-partiklerne er fast fastgjort i kompositbelægningen af ​​de intermetalliske forbindelser.

2) Mikrohårdheden af ​​kompositbelægningen øges først og falder derefter kraftigt fra belægningsoverfladen til substratet. Med stigningen af ​​Al2O3-indholdet øges mikrohårdheden af ​​kompositbelægningen først og falder derefter, vægttabets korrosionshastighed falder først og øges derefter, korrosionspotentialet stiger først og falder derefter, og korrosionsstrømtætheden falder først og øges derefter. Ni-25%Al2O3-kompositbelægningen har den højeste mikrohårdhed og den bedste korrosionsbestandighed. Forbedringen af ​​mikrohårdheden og korrosionsbestandigheden af ​​Ni-x%Al2O3 (x≤25) kompositbelægningen er resultatet af de kombinerede effekter af finkornsforstærkning, fast opløsningsforstærkning og partikelforstærkning.