Cr-Ni nerūsējošajam tēraudam ir lieliska vides korozijas izturība, un to plaši izmanto naftas, ķīmiskās rūpniecības, kosmosa, jūras inženierzinātņu uc jomās. Tostarp 304 nerūsējošajam tēraudam ir laba izturība pret koroziju un karstumizturība, un to plaši izmanto modernā rūpniecība. Tomēr ļoti korozīvā rūpnieciskā vidē un ļoti piesārņotā atmosfērā, piemēram, neorganiskās skābes, tā korpusa izturība pret koroziju joprojām neatbilst prasībām, un tā kalpošanas laiks ir jāpagarina, izmantojot virsmas pārklājuma aizsardzības tehnoloģiju. Mūsdienu virsmu pārklāšanas tehnoloģijas, piemēram, tvaiku pārklāšana, ķīmiskā termiskā apstrāde, galvanizācija, termiskā izsmidzināšana un lāzera apšuvums ir svarīgas metodes, lai uzlabotu materiālu virsmu izturību pret koroziju. Pētījumos atklāts, ka viendabīgus un blīvus pārklājumus var pagatavot ar galvanizācijas un tvaiku pārklāšanas metodēm, un pārklājumiem ir augsta tīrība un kontrolējams sastāvs. Meng et al. sagatavoja blīvu superhidrofobu Zn-Fe pārklājumu uz magnija sakausējuma virsmas ar galvanizāciju. Pārklājumam bija lieliska pašattīrīšanās, nodilumizturība un izturība pret koroziju. Salīdzinot ar magnija sakausējuma substrātu, pārklājuma izturība pret koroziju tika uzlabota par 87%. Shan et al. uz 316L nerūsējošā tērauda uzklāja CrN un CrSiN pārklājumus, kas palielināja virsmas cietību, uzlaboja jūras ūdens izturību pret koroziju un materiāla triboloģiskās īpašības. Pārklājumi tika sagatavoti ar ķīmisko termisko apstrādi, termisko izsmidzināšanu un citām metodēm, un virsmas precizitāte un biezums bija kontrolējami, process bija vienkāršs un viegli darbināms. Xun Qingting et al. nostiprināja GCr15 tērauda virsmu ar ķīmisko termisko apstrādi, un tā cietība tika ievērojami uzlabota, un rūdītā slāņa biezums sasniedza 0.25 mm. Liu et al. veiksmīgi tika sagatavoti Ag-BN pārklājumi ar plazmas izsmidzināšanu, kas samazināja pārklājumu berzes koeficientu un uzlaboja to nodilumizturību.

Pārklājumiem, kas sagatavoti ar galvanizācijas un tvaiku pārklāšanas tehnoloģiju, ir vāja saķere ar pamatni un plāns biezums. Termiski izsmidzināmā pārklājuma virsma ir raupja un ar lielu porainību. Ķīmiskajai termiskajai apstrādei ir augstas prasības pamatnes materiālam, un pārklājumam ir grūti izpildīt ilgstošas ​​​​darba prasības. Salīdzinot ar citām virsmas apstrādes tehnoloģijām, lāzera apšuvuma tehnoloģijai ir augstas efektivitātes, zemas atšķaidīšanas un labas metalurģiskās saites priekšrocības. To bieži izmanto, lai sagatavotu augstas kvalitātes pārklājumus ar augstu cietību, spēcīgu nodilumizturību un izturību pret koroziju, kas var sasniegt sagataves virsmas remonta un modifikācijas mērķi.

Lāzera apšuvuma tehnoloģijaparasti izmanto metāla pulveri, keramikas pulveri un metālkeramikas kompozītmateriālu pulveri kā apšuvuma materiālus. Metāla pulverim ir laba mitrināmība ar substrāta materiālu, un ar to ir vieglāk izveidot ciešu metalurģisko saiti, tādējādi uzlabojot pārklājuma veidošanas procesu. Ouyang Changyao et al. ar lāzeru pārklāts Stellite12 pulveris uz kobalta bāzes uz 304 nerūsējošā tērauda virsmas un pētīja pārklājuma mikrostruktūru, elementu sadalījumu, fāzi un īpašības. Rezultāti parādīja, ka pārklājuma virsmas kvalitāte bija laba un tai nebija acīmredzamu defektu. Tas veidoja metalurģisku saiti ar substrātu, un salīdzinājumā ar substrātu tika ievērojami uzlabota izturība pret koroziju. Yang Wenbin et al. [23] sagatavoja divu veidu metāla pārklājumus uz dzelzs bāzes un uz kobalta bāzes uz ER8 riteņu tērauda virsmas. Pārklājuma virsma bija viendabīga un blīva, veidojot labu metalurģisko saiti. Remontētajiem riteņu tērauda paraugiem bija laba nodilumizturība un izturība pret koroziju. Salīdzinot ar metāliem, keramikai ir augstāka cietība, kā arī labāka nodilumizturība, izturība pret koroziju, karstumizturība un augstas temperatūras oksidācijas izturība. Tā kā keramikas fizikālās un ķīmiskās īpašības, piemēram, elastības modulis un termiskās izplešanās koeficients, ievērojami atšķiras no metālu īpašībām, apšuvuma veidošanas procesā viegli rodas tādi defekti kā plaisas un poras, tādējādi ietekmējot saķeres izturību starp pārklājumu un pārklājumu. substrāts, kā rezultātā samazinās virsmas kvalitāte un veiktspēja. Wang Ran et al. zināmā mērā atrisināja Al2O3-ZrO2 keramikas pārklājumu problēmas, piemēram, augstu trauslumu un vieglu plaisāšanu, iepriekš uzsildot pamatni. Pēc iepriekšējas uzsildīšanas 300 °C, pārklājuma plaisu jutība tika ievērojami samazināta, taču plaisas joprojām pastāvēja. Pētījumi ir parādījuši, ka metālkeramikas kompozītmateriālu pārklājumu izmantošana var atrisināt keramikas pārklājumu sašaurinājuma problēmu. Metāla keramikas kompozītmateriālu pulveriem piemīt metāla pulveru stingrība un laba apstrādājamība, kā arī keramikas pulvera materiālu augsta cietība, nodilumizturība un izturība pret koroziju. Izvēloties dažāda veida metāla un keramikas pulverus un pielāgojot abu sastāva attiecību, var sagatavot metālkeramikas kompozītmateriālu pārklājumus ar maz defektu un augstu saķeres stiprību. Pārklājuma struktūrā esošie intermetāliskie savienojumi un neizkausētās keramikas stiegrojuma daļiņas veicina kompozītmateriālu pārklājuma specifiskās funkcijas (piemēram, izturību pret koroziju, nodilumizturību, augstas temperatūras oksidācijas izturību utt.). Parasti izmantotie metālkeramikas kompozītmateriālu pulveri ietver kompozītmateriālu pulveri uz Fe, Co un Ni bāzes, kas pastiprināti ar keramikas daļiņām, piemēram, WC, SiC un Al2O3, ko plaši izmanto metālkeramikas kompozītmateriālu pārklājumu sagatavošanai ar augstu cietību, nodilumizturību un spēcīga izturība pret koroziju. Starp tiem Al2O3 keramikai ir augsts kušanas punkts, augsta cietība, mazs termiskās izplešanās koeficients un spēcīga fizikālā un ķīmiskā stabilitāte. Pašmāju un ārvalstu zinātnieki ir veikuši plašus Al2O3 keramikas pārklājumu pētījumus. Rezultāti liecina, ka tīriem Al2O3 keramikas pārklājumiem ir tādas problēmas kā liela porainība un vāja savienojuma izturība. Zhou Jianzhong et al. sagatavoja Al2O3 keramikas pastiprinātus Fe901 metālkeramikas kompozītmateriālu pārklājumus, izmantojot lāzerapšuvumu, kas efektīvi uzlaboja pārklājuma cietību un nodilumizturību. Ni ir laba elastība un laba saķeres efekts. Pievienojot Ni, var efektīvi uzlabot pārklājuma nogulsnēšanas efektivitāti un mehāniskās īpašības, kā arī var uzlabot Al2O3 daļiņu stiprību kompozītmateriālu pārklājumā. Kompozītmateriāla pārklājumam uz Ni bāzes uzlabota Al2O3 ir augsta cietība un saķeres stiprība, un tam ir labas virsmas aizsardzības īpašības. Pašlaik pētījumi par Ni-Al2O3 kompozītmateriālu pārklājumu galvenokārt koncentrējas uz tā nodilumizturību un saistītajiem mehānismiem, un ir maz ziņojumu par pārklājuma izturību pret koroziju. Šajā darbā iepriekš iestatīta pulvera metode tiek izmantota, lai ar lāzerapstrādes tehnoloģiju sagatavotu Ni-Al2O3 metāla keramikas kompozītmateriāla pārklājumu uz nerūsējošā tērauda virsmas, lai apvienotu metāla Ni augsto ķīmisko stabilitāti ar Al2O3 augsto cietību stiprinošo efektu, ievērojami samazinātu korozijas reakcijas ātrumu un uzlabotu materiāla virsmas cietību, tādējādi sasniedzot divus mērķus – uzlabot 304 nerūsējošā tērauda korozijas izturību un virsmas cietību.

1 Eksperiments

1.1 materiāli
Lāzera apšuvuma substrāts ir 304 nerūsējošais tērauds, un tā ķīmiskais sastāvs (pēc masas daļas) ir: S 0.002%, P 0.042%, C 0.07%, Si 0.89%, Mn 1.92%, Ni 8.1%, Cr 18.2% un līdzsvars ir Fe. Izmērs ir 200 mm × 150 mm × 15 mm, un substrāta mikrostruktūra ir parādīta 1. attēlā. Apšuvuma pulveris ir komerciāls augstas tīrības pakāpes Ni pulveris (vidējais daļiņu izmērs 100 nm, tīrība 99.0%) un Al2O3 pulveris (vidēji). daļiņu izmērs 2 μm, tīrība 98.0%). Sajauktais pulveris tika sajaukts QM-1 horizontālajā dzirnaviņā ar malšanas ātrumu 250 apgr./min 6 stundas, lai pulveris sajauktos vienmērīgi. Pirms apšuvuma sajauktais pulveris tika ievietots vakuuma žāvēšanas krāsnī 150 ° C temperatūrā 3 stundas, lai noņemtu mitrumu. Pirms apšuvuma pamatnes virsma tika pulēta ar SiC smilšpapīru un pamatnes virsma tika notīrīta ar acetonu, lai noņemtu taukus. Substrāts tika iepriekš uzkarsēts līdz 300 ° C, lai samazinātu termisko spriegumu, ko izraisa milzīgais temperatūras gradients starp pamatni un pārklājumu. Lai nodrošinātu kompozītmateriāla pārklājuma stabilitāti, lāzera apšuvums tika veikts, izmantojot iepriekš iestatītu pulveri, un iepriekš iestatītā pulvera biezums bija 0.9 mm.

1.2 Pārklājuma sagatavošana
Apšuvuma iekārtās tiek izmantota JHL-1GX-2000 lāzerinteliģentā ražošanas sistēma ar maksimālo jaudu 2 kW. Apšuvuma procesa parametri: lāzera jauda 1.2 kW, punkta diametrs 3 mm un skenēšanas ātrums 350 mm/min. Pēc apšuvuma pabeigšanas paraugu dabiski atdzesē līdz istabas temperatūrai. Paraugu sagriež pa kompozītmateriāla pārklājuma šķērsgriezumu, griežot stiepli, un paraugu tīra bezūdens etanolā, izmantojot ultraskaņas tīrītāju, lai iegūtu metalogrāfisko paraugu. Pēc slīpēšanas un pulēšanas paraugs tiek kodināts 25 sekundes, izmantojot jauktu šķīdumu, kas sastāv no HCl (tilpuma daļa 75%) un HNO3 (tilpuma daļa 25%).

1.3. Pārklājuma morfoloģija un fāzes raksturojums
Substrāta mikrostruktūra tika novērota ar Eclipse MA200 optisko mikroskopu (OM), bet kompozītmateriālu pārklājuma un tā korozijas virsmas morfoloģija tika novērota ar VEGA3 skenējošu elektronu mikroskopu (SEM) ar enerģijas izkliedes spektrometru (EDS) un enerģiju. tika veikta spektra analīze. Kompozītmateriālu pārklājuma fāzes sastāvs tika analizēts ar daudzfunkcionālu rentgena difraktometru (XRD, spriegums 40 kV, strāva 200 mA, difrakcijas leņķis 2θ no 20°~80°).

1.4. Pārklājuma veiktspējas raksturojums
Kompozītmateriāla pārklājuma šķērsgriezuma mikrocietība tika pārbaudīta ar HV 1000A mikrocietības testeri, ar slodzes masu 400 g un slodzes laiku 30 s. Attālums starp katru mērījumu pozīciju bija 0.1 mm. Vienai un tai pašai paraugu grupai tika pārbaudīti 3 punkti vienādā attālumā no pārklājuma virsmas, un tika ņemta vidējā vērtība.
Kompozītmateriālu pārklājums tika noslēgts ar organisko līmi, atklājot 1 mm2 virsmas, un tika izgatavots korozijas paraugs. Korozijas paraugu ievietoja 1 mol/L atšķaidītā sālsskābē un iegremdēja korozijā istabas temperatūrā 5 stundas. Pēc korozijas produktu noņemšanas tas tika nosvērts un, izmantojot korozijas svara zudumu, tika aprēķināts kompozītmateriālu pārklājuma svara zuduma korozijas ātrums: VL= (m1- m0)/t.
Kur m1 ir parauga masa pirms korozijas, m0 ir parauga masa pēc korozijas un t ir korozijas laiks. Lai pārbaudītu 4000 mm1 kompozītmateriālu pārklājuma korozijas parauga virsmas potenciodinamiskās polarizācijas līkni, tika izmantota Ametek Parstat 2 elektroķīmiskā darbstacija. Korozijas vide bija 1 mol/L atšķaidīta sālsskābes šķīdums, atsauces elektrods bija Ag/AgCl elektrods, palīgelektrods bija Pt elektrods un darba elektrods bija 1 mm2 korozijas parauga. Pēc iegremdēšanas pie atvērtas ķēdes potenciāla 60 minūtes, tests tika veikts pēc stabilizācijas. Potenciodinamiskās polarizācijas tests tika veikts diapazonā no −1.5 ~ 1.5 ar skenēšanas ātrumu 1 mV/s, un tika uzstādīts kompozītmateriāla pārklājuma korozijas potenciāls un korozijas strāvas blīvums.

2 Rezultāti un diskusija

2.1. Pārklājuma morfoloģija un fāzes analīze
Ni-25%Al2O3 kompozītmateriāla pārklājuma šķērsgriezuma mikrostruktūra parādīta 2. attēlā. Kā redzams 2.a attēlā, kompozītmateriāla pārklājumam ir viendabīga struktūra, nav acīmredzamu defektu, piemēram, poru un plaisu, un starp kompozītmateriālu pārklājumu un pamatni ir acīmredzama metalurģiskā savienojuma zona. Kompozītmateriālu pārklājumu var iedalīt trīs daļās: apšuvuma slānis (CL), metalurģiskā savienojuma zona (MBZ) un siltuma ietekmes zona (HAZ). Kā parādīts 2.b attēlā, struktūra CL zonas apakšā ir smalki šūnu kristāli. Kā parādīts 2.c attēlā, CL zonas centrs ir kolonnu kristāls ar virziena augšanu. Kā parādīts 2.d attēlā, struktūra CL zonas augšpusē ir smalki vienādsavienojumi kristāli. Tā kā lāzera stars skenē pulveri ļoti īsu laiku un temperatūra strauji pazeminās, kompozītmateriālu pārklājums ātri sacietē un atdziest, veidojot samērā viendabīgu un smalku struktūru. Saskaņā ar sacietēšanas teoriju, cietinātās struktūras morfoloģiju nosaka cietā-šķidruma saskarnes stabilitātes koeficients (G/R), kur G ir temperatūras gradients un R ir sacietēšanas ātrums. CL zonas apakšdaļa atrodas tuvu substrātam, ar ātru dzesēšanas ātrumu un lielu pārdzesēšanas pakāpi, veidojot smalkus šūnu kristālus. Cietināšanas procesa laikā dzesēšanas ātrums, kas ir perpendikulārs savienošanas saskarnei, ir ātrākais, un graudu kristalizācijas ātrums ir ātrākais. Tāpēc kolonnu kristāli tiek ģenerēti CL zonas centrā virzienā, kas ir perpendikulārs saskarnei, kā parādīts 2.c attēlā. Kā parādīts 2.d attēlā, CL zonas augšdaļa ir saskarē ar gaisu, dzesēšanas ātrums ir ātrs, nepietiekama dzesēšana ir liela, un dzesēšanas ātrums visos virzienos ir vienāds, radot smalkus līdzsvarotus kristālus. Cietināšanas procesa laikā dažādi dzesēšanas ātrumi rada dažādas mikrostruktūras. Pamatojoties uz lāzera apšuvuma ātrās kušanas un sacietēšanas īpašībām, kompozītmateriālu pārklājuma struktūra ir ievērojami uzlabota salīdzinājumā ar substrātu. Kompozītmateriālu pārklājuma EDS virsmas skenēšanas analīzes rezultāti (2. attēls) ir parādīti 3. attēlā. Kā parādīts 3a ~ c attēlā, Fe un Cr elementi pārklājumā un substrātā ir vienmērīgi sadalīti, un Ni galvenokārt ir sadalīts CL zonā. Al un O elementi (kā parādīts attiecīgi 3.d un e attēlā) galvenokārt ir sadalīti CL zonas augšdaļā, pierādot, ka Al2O3 daļiņas galvenokārt ir sadalītas CL zonas augšdaļā, un kompozītmateriālu pārklājums sastāv no metāla. slānis un keramikas slānis. Metāla keramikas kompozītmateriālu pārklājumu veidošanās atslēga ir Ni un Al2O3 izkliede pulverī un atšķirība to lāzera enerģijas absorbcijā. Kad augstas enerģijas lāzers skenē kompozītmateriālu pulveri, pulveris un substrāta virsma tiek uzreiz izkusuši augstā temperatūrā. Tā kā Al2O3 kušanas temperatūra ir augstāka nekā Ni, lielāko daļu lāzera enerģijas absorbē Ni pulveris, un Ni pulveris ir pilnībā izkusis. Daļa Al2O3 pulvera ir nedaudz izkususi, bet Al2O3 paliek granulētā veidā. Pēc tam, kad augstas enerģijas lāzers skenē pulveri, Ni pulveris un substrāts ir pilnībā izkusis, veidojot izkusušo baseinu. Izkausētajā baseinā rodas spēcīga konvekcija, un Al2O3 daļiņas ir vienmērīgi izkliedētas. Tā kā Al2O3 daļiņu blīvums ir mazāks nekā metāla fāzei, tās galvenokārt ir sadalītas kompozītmateriāla pārklājuma augšpusē (kā parādīts 4. attēlā), veidojot keramikas slāni. Intermetāliskie savienojumi tiek sadalīti kompozītmateriālu pārklājumā, veidojot metāla slāni. Tā kā Ni labi mitrina metāla matricu, veidojas laba metalurģiskā saistīšanās zona, padarot kompozītmateriāla pārklājumu stingrāku ar substrātu.

Lai noteiktu Ni-25%Al2O3 kompozītmateriāla pārklājuma fāzes sastāvu, kompozītmateriālu pārklājums tika analizēts ar XRD. Rezultāti parādīti 5. attēlā. Kompozītmateriālu pārklājuma fāze galvenokārt sastāv no Al2O3, Fe-Ni un Fe-Ni-Cr cietajiem šķīdumiem. Tā kā Fe atomu rādiuss ir ļoti tuvs Cr un Ni rādiusam, Fe izkusīs un izkliedēs augstas enerģijas lāzera apstarošanas rezultātā un savienosies ar Cr un Ni, veidojot Fe-Ni un Fe-Ni-Cr cietus šķīdumus, kas pastāv. kā austenīts augstā temperatūrā un pēc atdzesēšanas pārvēršas par martensītu. Fe-Ni un Fe-Ni-Cr cieto šķīdumu esamība liecina, ka matrica un Ni pulveris ir pilnībā izkusuši, un matricā esošais Fe ir pilnībā izkliedēts izkausētajā baseinā. Apvienojumā ar SEM un EDS analīzi var redzēt, ka Al2O3 keramikas daļiņas nav pilnībā izkusušas, un lielākā daļa no tām joprojām pastāv daļiņu veidā, kas vēl vairāk pierāda Al2O3 keramikas fāzes esamību.

Ni-x%Al2O3 kompozītmateriāla pārklājuma šķērsgriezums un virsmas morfoloģija ir parādīta 6. attēlā. Kā parādīts 6.a, c, e un g attēlā, Ni, Ni-15%Al2O3 un Ni-25%Al2O3 kompozītmateriālu pārklājumi ir blīvi un tiem nav acīmredzamu defektu. Al2O3 daļiņas ir nedaudz izkusušas zem augstas enerģijas lāzera apstarošanas, parādot gaiši pelēku neregulāru granulu struktūru. Nedaudz izkusušās Al2O3 daļiņas rada piespiešanas efektu Fe-Ni un Fe-Ni-Cr cieto šķīdumu savienošanas darbībā, un tās ir ciešāk apvienotas, tādējādi uzlabojot kompozītmateriāla pārklājuma veidojošo efektu. Palielinoties Al2O3 saturam, Al2O3 daļiņu skaits kompozītmateriālu pārklājumā pakāpeniski palielinās. Ni-35%Al2O3 kompozītmateriāla pārklājuma šķērsgriezumā tika atrasts vairāk poru, Al2O3 daļiņas aglomerējās, un Al2O3 daļiņas un intermetāliskie savienojumi veidoja poras, kas nebija stingri savienotas, kas viegli noveda pie tā samazināšanās. kompozītmateriālu pārklājuma veiktspēja. Kā parādīts 6.b, d, f un h attēlā, uz Ni, Ni-15%Al2O3 un Ni-25%Al2O3 kompozītmateriālu pārklājumu virsmas nav acīmredzamu defektu, savukārt uz pārklājuma virsmas ir acīmredzamas plaisas un poras. Ni-35%Al2O3
kompozītmateriālu pārklājumi. Plaisas galvenokārt izraisa pārmērīgs spriegums, ko izraisa Al2O3 daļiņu aglomerācija un nevienmērīgs elementu sadalījums. Kompozītmateriālu pārklājuma ātrās kušanas īpašību dēļ gāzei, kas rodas, reaģējot tādiem elementiem kā C un S ar O, nav laika izplūst, tādējādi veidojot poras. Kā parādīts 6. attēlā, pēc atbilstoša daudzuma Al2O3 pievienošanas kompozītmateriāla pārklājuma virsma ir blīva un tai nav acīmredzamu defektu; pēc pārmērīga Al2O3 pievienošanas kompozītmateriāla pārklājumam ir tendence uz tādiem defektiem kā poras un plaisas.

2.2. Mikrocietības analīze
Ni-x%Al2O3 kompozītmateriāla pārklājuma šķērsgriezuma mikrocietības izmaiņu līkne pa dziļuma virzienu parādīta 7. attēlā. Pamatnes mikrocietība ir aptuveni 164HV, un kompozītmateriāla pārklājuma mikrocietība var sasniegt pat 1026.3. HV. Mikrocietība ir no 760HV līdz 1HV, kas ir 026 līdz 4 reizes lielāka nekā substrātam. Kā parādīts 5. attēlā, kompozītmateriālu pārklājuma mikrocietība strauji samazinās, pakāpeniski palielinoties. Tas ir tāpēc, ka kompozītmateriāla pārklājuma seklajā virsmā ir daži defekti, kā rezultātā virsmas mikrocietība ir zema; mikrostruktūra kompozītmateriāla pārklājuma iekšpusē ir viendabīga un smalka, ar maz defektu, un ir liels skaits cieto fāžu, un mikrocietība pakāpeniski palielinās; substrāta tuvumā esošās zonas mikrocietība strauji samazinās, līdz tā tuvojas substrāta mikrocietībai. Palielinoties Al7O2 saturam, kompozītmateriāla pārklājuma mikrocietība vispirms palielinās un pēc tam samazinās. Ja Al3O2 masas daļa ir 3%, kompozītmateriālu pārklājuma mikrocietība sasniedz augstāko vērtību. Kompozītmateriāla pārklājuma cietība ir saistīta ar tā virsmas kvalitāti un Al25O2 saturu. Apvienojumā ar kompozītmateriālu pārklājuma morfoloģiju un fāzes analīzi galvenie iemesli ir šādi: pirmkārt, lāzera apšuvuma kompozītmateriālu pārklājums ātrās dzesēšanas procesā rada lielu nepietiekamu dzesēšanas pakāpi, tādējādi uzlabojot pārklājuma mikrostruktūru, spēlējot smalkgraudainu stiprinošu lomu. uz kompozītmateriāla pārklājuma un ievērojami palielinot kompozītmateriālu pārklājuma mikrocietību; otrkārt, cieto fāžu Fe-Ni un Fe-Ni-Cr cieto šķīdumu stiprinošais efekts uzlabo kompozītmateriāla pārklājuma mikrocietību. Apvienojumā ar EDS rezultātiem (3. attēls) var redzēt, ka Ni un Cr saturs kompozītmateriālu pārklājumā ir augsts, un Fe atomi izkusušajā matricā iziet elementu difūziju kompozītmateriālu pārklājumā. Ni un Cr viegli izšķīst Fe, veidojot cietu cietu šķīdumu; treškārt, augstas cietības Al3O2 keramikas daļiņas ir izkliedētas kompozītmateriālu pārklājumā, kas vēl vairāk uzlabo kompozītmateriāla pārklājuma mikrocietību. Kad Al3O2 masas daļa sasniedz 3%, uz kompozītmateriāla pārklājuma virsmas parādās tādi defekti kā poras un plaisas, kas samazina kompozītmateriāla pārklājuma mikrocietību. Redzams, ka Ni-x%Al35O2 (x≤3) kompozītmateriālu pārklājuma mikrocietības uzlabošana gūst labumu no graudu rafinēšanas, cieto šķīdumu stiprināšanas un daļiņu stiprināšanas kombinētās iedarbības.

2.3. Pārklājuma izturības pret koroziju analīze
Ni-x%Al2O3 kompozītmateriāla pārklājuma svara zuduma korozijas ātrums pēc iegremdēšanas 1 mol/L atšķaidītā sālsskābē uz 5 stundām ir parādīts 8. attēlā. Kā redzams no 8. attēla, palielinoties Al2O3 saturam, svars. zudumu korozijas ātrumam ir tendence vispirms samazināties un pēc tam palielināties, un pretkorozijas izturībai ir tendence vispirms palielināties un pēc tam vājināties. Ni-25%Al2O3 kompozītmateriālu pārklājuma svara zuduma korozijas ātrums ir vismazākais, un izturība pret koroziju ir vislabākā. Ni-x%Al2O3 kompozītmateriālu pārklājuma polarizācijas līkne un pielāgošanas dati ir parādīti 9. attēlā. Kā redzams 9. attēlā, Ni-x%Al2O3 kompozītmateriālu pārklājumu polarizācijas līknes pēc formas ir līdzīgas. Palielinoties Al2O3 saturam, korozijas potenciālam ir tendence vispirms palielināties un pēc tam samazināties, un korozijas strāvas blīvumam ir tendence vispirms samazināties un pēc tam palielināties. Ni-25%Al2O3 kompozītmateriāla pārklājumam ir visaugstākais korozijas potenciāls un zemākais korozijas strāvas blīvums. Korozijas potenciāls norāda uz materiāla korozijas tendenci. Jo lielāks ir kompozītmateriālu pārklājuma korozijas potenciāls, jo mazāka ir tā korozijas iespējamība. Korozijas strāvas blīvums un korozijas ātrums norāda uz materiāla izturību pret koroziju. Jo mazāks ir kompozītmateriālu pārklājuma korozijas strāvas blīvums un korozijas ātrums, jo labāka ir kompozītmateriāla pārklājuma izturība pret koroziju. Kompozītmateriālu pārklājuma iegremdēšanas korozijas testa un elektroķīmiskā testa montāžas dati liecina, ka Ni-25%Al2O3 kompozītmateriāla pārklājuma korozijas strāvas blīvums un korozijas ātrums ir vismazākais, un izturība pret koroziju ir vislabākā. Al2O3 korozijizturīgā keramikas fāze un Fe-Ni un Fe-Ni-Cr cietie šķīdumi palielina kompozītmateriāla pārklājuma korozijas potenciālu. Ni-25%Al2O3 kompozītmateriāla pārklājumam ir mazāka korozijas tendence, un tā mikrostruktūra ir viendabīgāka un blīvāka; Ni-35%Al2O3 kompozītmateriāla pārklājumam ir tādi defekti kā poras un plaisas, un kodīgajam šķidrumam ir vieglāk iekļūt iekšpusē, kas pastiprina korozijas procesu.

Ni-x%Al2O3 kompozītmateriāla pārklājuma korozijas virsmas morfoloģija, kas uz 1 stundām iegremdēta 5 mol/L atšķaidītā sālsskābē, parādīta 10. attēlā. Kā redzams 10.a attēlā, Ni pārklājuma virsma ir sarūsējusi daudz spēcīgāk korozijas laukums ir lielāks, un acīmredzami ir nepārtraukta liela laukuma notekcaurules formas korozijas zona, un korozijas bedres ir dziļākas un lielākas. Kā redzams 10.b attēlā, Ni-15%Al2O3 kompozītmateriāla pārklājuma korozijas pakāpe ir samazināta, korozijas laukums ir samazināts, nepārtraukta liela laukuma notekcaurules formas korozijas laukums ir samazināts, korozijas bedres ir seklas, korozija. bedres mazas, bet skaits liels. Ni-25%Al2O3 kompozītmateriālu pārklājuma korozijas morfoloģija parādīta 10.c attēlā. Tikai neliela daļa no kompozītmateriāla pārklājuma virsmas ir korozija, vienlaidus grīda formas korozijas laukums ir mazāks, korozijas bedrītes ir mazākas un to skaits ir mazs, un korozijas pakāpe ir vēl vairāk samazināta. Kā redzams 10.d attēlā, Ni-35%Al2O3 kompozītmateriālu pārklājuma korozijas pakāpe ir saasināta, korozijas laukums ir palielināts, nepārtraukta liela laukuma notekcaurules formas korozijas laukums ir lielāks, korozijas bedres laukums ir lielāks, skaits ir lielāks, un kompozītmateriāla pārklājuma izturība pret koroziju ir sliktāka. Kompozītmateriālu pārklājuma korozijas morfoloģija arī parāda, ka, palielinoties Al2O3 saturam, kompozītmateriāla pārklājuma izturība pret koroziju vispirms palielinās un pēc tam vājinās, starp kuriem Ni-25%Al2O3 kompozītmateriāla pārklājuma izturība pret koroziju ir vislabākā. . Tas notiek tāpēc, ka kompozītmateriāla pārklājuma korozijas potenciāls vispirms palielinās un pēc tam samazinās, korozijas tendence vispirms vājinās un pēc tam palielinās, korozijas strāvas blīvums un korozijas ātrums vispirms samazinās un pēc tam palielinās, kā rezultātā kompozītmateriāla pārklājuma korozijas pakāpe vispirms samazinās un pēc tam saasinās, un korozijas apgabals, kurā bedre izplešas, veidojot notekcaurules, vispirms palielinās un pēc tam samazinās.

Ja kompozītmateriālu pārklājumu iegremdē 1 mol/l atšķaidītā sālsskābē, Cl− viegli iznīcina virsmas pasivācijas plēvi, korozīvs šķidrums saskaras ar kompozītmateriāla pārklājuma virsmu un veidojas korozijas galvaniskā šūna un notiek elektroķīmiska reakcija. Elementi, piemēram, Fe, Cr un Ni, tiek pakļauti oksidācijas reakcijām pie anoda, zaudē elektronus un izšķīst, veidojot brīvus katjonus, un H+ pie katoda notiek reducēšanas reakcijas, lai radītu H2 izplūdi, kā rezultātā uz korozijas virsmas veidojas korozijas bedres, izraisot kompozītu. pārklājums turpmāk jārūsē. Pateicoties lāzera apšuvuma ātrai kušanai un sacietēšanai, kompozītmateriālu pārklājuma mikrostruktūra ir smalkāka nekā substrātam, un rafinētās struktūras izturība pret koroziju ir spēcīgāka. Tāpēc Ni-x%Al2O3 kompozītmateriālu pārklājuma izturība pret koroziju tiek uzlabota smalko graudu stiprināšanas ietekmē. Fe-Ni un Fe-Cr-Ni cietie šķīdumi stingri sasprauž Al2O3 daļiņas kompozītmateriālu pārklājumā, efektīvi saista Al2O3 daļiņas un novērš korozīvā šķidruma iekļūšanu kompozītmateriālu pārklājumā caur porām pie Al2O3 daļiņām. Cietā šķīduma stiprinošais efekts uzlabo kompozītmateriāla pārklājuma kompaktumu un nostiprina kompozītmateriāla pārklājuma izturību pret koroziju. Pēc atbilstoša daudzuma Al2O3 pievienošanas kompozītmateriāla pārklājumam mikroizkusušais Al2O3 var bloķēt korozijas kanālu un samazināt korozijas laukumu. Atbilstoša daudzuma Al2O3 pievienošana var ietekmēt kompozītmateriālu pārklājuma daļiņu stiprināšanu. Ja pievieno 35% Al2O3 masas daļu, no vienas puses, pārmērīga Al2O3 pievienošana izraisa liela skaita daļiņu neizkausēšanu, palielinot korozijas kanālu un korozijas galvanisko elementu skaitu. Līdz ar to ir samazināta Ni-35%Al2O3 kompozītmateriāla pārklājuma izturība pret koroziju. No otras puses, pēc pārmērīgas Al2O3 pievienošanas kompozītmateriālu pārklājumā ir liels poru un plaisu skaits, un korozīvais šķidrums, visticamāk, iekļūst kompozītmateriālu pārklājuma iekšpusē caur porām un plaisām, tādējādi paātrinot koroziju. ātrumu, kā rezultātā samazinās Ni-35%Al2O3 kompozītmateriāla pārklājuma izturība pret koroziju. Rezumējot, Ni-x%Al2O3 (x≤25) kompozītmateriālu pārklājuma izturības pret koroziju uzlabošanās ir smalko graudu stiprināšanas, cieto šķīdumu stiprināšanas un daļiņu stiprināšanas kombinētās iedarbības rezultāts.

3 secinājumi
Augstas cietības un korozijizturīgs Ni-x%Al2O3 kompozītmateriālu pārklājums tika sagatavots uz 304 nerūsējošā tērauda virsmas ar lāzera apšuvuma tehnoloģiju. Tika pētīta Al2O3 satura ietekme uz kompozītmateriālu pārklājuma morfoloģiju, mikrocietību un izturību pret koroziju. Galvenie secinājumi ir šādi.

1) Starp kompozītmateriālu pārklājumu un pamatni veidojas cieša metalurģiskā saite. Kompozītmateriālu pārklājuma mikrostruktūra ir attēlota kā smalki līdzsvaroti kristāli, virziena kolonnu kristāli un šūnu kristāli no virsmas uz iekšpusi. Ni-x%Al2O3 (x ≤ 25) kompozītmateriālu pārklājums ir viendabīgs un blīvs bez acīmredzamiem defektiem. Ni-35%Al2O3 kompozītmateriālu pārklājumam ir tādi defekti kā poras un plaisas. Ni-25%Al2O3 kompozītmateriālu pārklājuma galvenās fāzes sastāv no Al2O3, Fe-Ni un Fe-Ni-Cr cietajiem šķīdumiem. Al2O3 daļiņas galvenokārt tiek sadalītas CL zonas augšdaļā, veidojot keramikas slāni. Intermetāliskie savienojumi ir vienmērīgi sadalīti CL zonā, veidojot metāla slāni. Al2O3 daļiņas ir stingri nostiprinātas kompozītmateriālu pārklājumā ar intermetālu savienojumiem.

2) Kompozītmateriāla pārklājuma mikrocietība vispirms palielinās un pēc tam strauji samazinās no pārklājuma virsmas līdz pamatnei. Palielinoties Al2O3 saturam, kompozītmateriāla pārklājuma mikrocietība vispirms palielinās un pēc tam samazinās, svara zuduma korozijas ātrums vispirms samazinās un pēc tam palielinās, korozijas potenciāls vispirms palielinās un pēc tam samazinās, un korozijas strāvas blīvums vispirms samazinās un pēc tam palielinās. Ni-25%Al2O3 kompozītmateriāla pārklājumam ir visaugstākā mikrocietība un vislabākā izturība pret koroziju. Ni-x%Al2O3 (x≤25) kompozītmateriālu pārklājuma mikrocietības un izturības pret koroziju uzlabošanās ir smalko graudu stiprināšanas, cieto šķīdumu stiprināšanas un daļiņu stiprināšanas kombinētās iedarbības rezultāts.