Нержавеющая сталь Cr-Ni обладает превосходной устойчивостью к коррозии в окружающей среде и широко используется в нефтяной, химической промышленности, аэрокосмической, морской технике и т. д. Среди них нержавеющая сталь 304 обладает хорошей коррозионной стойкостью и термостойкостью и широко используется в современная промышленность. Однако в сильно агрессивных промышленных средах и сильно загрязненных атмосферах, таких как неорганические кислоты, коррозионная стойкость корпуса по-прежнему не может соответствовать требованиям, и срок его службы необходимо продлить с помощью технологии защиты поверхности. Современные технологии нанесения покрытий, такие как осаждение из паровой фазы, химико-термическая обработка, гальваника, термическое напыление и лазерная наплавка, являются важными методами повышения коррозионной стойкости поверхностей материалов. Исследования показали, что однородные и плотные покрытия можно получить методами гальваники и осаждения из паровой фазы, причем покрытия имеют высокую чистоту и контролируемый состав. Мэн и др. гальванопокрытием на поверхности магниевого сплава было получено плотное супергидрофобное покрытие Zn-Fe. Покрытие показало отличную самоочищаемость, износостойкость и коррозионную стойкость. По сравнению с подложкой из магниевого сплава коррозионная стойкость покрытия была улучшена на 87%. Шан и др. нанесли покрытия CrN и CrSiN на нержавеющую сталь 316L, что повысило твердость поверхности, улучшило коррозионную стойкость в морской воде и трибологические свойства материала. Покрытия готовились химико-термической обработкой, термическим напылением и другими методами, точность поверхности и толщина контролировались, процесс был прост и удобен в эксплуатации. Сюнь Цинтин и др. поверхность стали ГКр15 упрочнили химико-термической обработкой, при этом ее твердость значительно улучшилась, а толщина закаленного слоя достигла 0.25 мм. Лю и др. успешно получены покрытия Ag-BN методом плазменного напыления, что позволило снизить коэффициент трения покрытий и повысить их износостойкость.

Покрытия, полученные методами гальваники и осаждения из паровой фазы, имеют слабую прочность связи с подложкой и небольшую толщину. Поверхность термонапыленного покрытия шероховатая и имеет большую пористость. Химико-термическая обработка предъявляет высокие требования к материалу подложки, а покрытие трудно отвечает требованиям длительной рабочей эксплуатации. По сравнению с другими технологиями обработки поверхности технология лазерной наплавки имеет преимущества, заключающиеся в высокой эффективности, низком разбавлении и хорошем металлургическом соединении. Его часто используют для приготовления высококачественных покрытий с высокой твердостью, высокой износостойкостью и коррозионной стойкостью, которые могут помочь в ремонте и модификации поверхности детали.

Технология лазерной наплавкив качестве плакирующих материалов обычно использует металлический порошок, керамический порошок и металлокерамический композитный порошок. Металлический порошок имеет хорошую смачиваемость материалом подложки и легче образует тесную металлургическую связь, тем самым улучшая характеристики процесса формирования покрытия. Оуян Чангяо и др. нанесли лазером порошок на основе кобальта Stellite12 на поверхность нержавеющей стали 304 и изучили микроструктуру, распределение элементов, фазу и свойства покрытия. Результаты показали, что качество поверхности покрытия хорошее и не имеет явных дефектов. Он образовывал металлургическую связь с подложкой, и коррозионная стойкость значительно улучшалась по сравнению с подложкой. Ян Вэньбинь и др. [23] приготовили два вида металлических покрытий на основе железа и кобальта на поверхности колесной стали ER8. Поверхность покрытия была однородной и плотной, образуя хорошую металлургическую связь. Все отремонтированные образцы колесной стали показали хорошую износостойкость и коррозионную стойкость. По сравнению с металлами керамика имеет более высокую твердость, а также лучшую износостойкость, коррозионную стойкость, жаростойкость и стойкость к высокотемпературному окислению. Поскольку физические и химические свойства керамики, такие как модуль упругости и коэффициент теплового расширения, сильно отличаются от свойств металлов, в процессе формирования оболочки легко образуются такие дефекты, как трещины и поры, что влияет на прочность сцепления между покрытием и подложку, что приводит к снижению качества поверхности и эксплуатационных характеристик. Ван Ран и др. в определенной степени решил проблемы керамических покрытий Al2O3-ZrO2, такие как высокая хрупкость и легкое растрескивание, за счет предварительного нагрева подложки. После предварительного нагрева при 300 °С чувствительность покрытия к образованию трещин значительно снизилась, но трещины все еще существовали. Исследования показали, что использование металлокерамических композиционных покрытий может решить проблему узких мест керамических покрытий. Металлокерамические композиционные порошки обладают прочностью и хорошей технологичностью металлических порошков, а также высокой твердостью, износостойкостью и коррозионной стойкостью керамических порошковых материалов. Подбирая различные типы металлических и керамических порошков и регулируя их соотношение, можно получить металлокерамические композиционные покрытия с небольшим количеством дефектов и высокой прочностью сцепления. Интерметаллические соединения и нерасплавленные керамические армирующие частицы в структуре покрытия способствуют выполнению конкретных функций композитного покрытия (таких как коррозионная стойкость, износостойкость, стойкость к высокотемпературному окислению и т. д.). К широко используемым металлокерамическим композиционным порошкам относятся композиционные порошки на основе Fe, Co и Ni, армированные керамическими частицами, такими как WC, SiC и Al2O3, которые широко используются для получения металлокерамических композиционных покрытий с высокой твердостью, износостойкостью и износостойкостью. сильная коррозионная стойкость. Среди них керамика Al2O3 имеет высокую температуру плавления, высокую твердость, небольшой коэффициент теплового расширения и сильную физическую и химическую стабильность. Отечественными и зарубежными учеными проведены обширные исследования керамических покрытий Al2O3. Результаты показывают, что керамические покрытия из чистого Al2O3 имеют такие проблемы, как большая пористость и слабая прочность сцепления. Чжоу Цзяньчжун и др. с помощью лазерной наплавки получили армированные керамикой металлокерамические композиционные покрытия Al2O3 Fe901, что эффективно повысило твердость и износостойкость покрытия. Ni имеет хорошую пластичность и хороший эффект сцепления. Добавляя Ni, можно эффективно улучшить эффективность осаждения и механические свойства покрытия, а также повысить прочность закрепления частиц Al2O3 в композиционном покрытии. Композиционное покрытие на основе Ni с усилением Al2O3 обладает высокой твердостью и прочностью сцепления, а также демонстрирует хорошие характеристики защиты поверхности. В настоящее время исследования композитного покрытия Ni-Al2O3 в основном сосредоточены на его износостойкости и связанных с ней механизмах, а сообщений о коррозионной стойкости покрытия мало. В данной работе метод предварительно заданного порошка используется для получения металлокерамического композиционного покрытия Ni-Al2O3 на поверхности нержавеющей стали с помощью технологии лазерной наплавки, чтобы объединить высокую химическую стабильность металлического Ni с высоким эффектом упрочнения твердости Al2O3, значительно снизить скорость коррозионной реакции и повысить поверхностную твердость материала, тем самым достигая двойной цели улучшения коррозионной стойкости и поверхностной твердости нержавеющей стали 304.

1 эксперимент

Материалы 1.1
Подложка лазерной оболочки изготовлена ​​из нержавеющей стали 304, ее химический состав (по массовой доле): S 0.002%, P 0.042%, C 0.07%, Si 0.89%, Mn 1.92%, Ni 8.1%, Cr 18.2% и баланс Fe. Размер составляет 200×150×15 мм, микроструктура подложки показана на рисунке 1. Порошок оболочки представляет собой коммерческий порошок Ni высокой чистоты (средний размер частиц 100 нм, чистота 99.0 %) и порошок Al2O3 (средний размер частиц 2 нм, чистота 98.0 %). размер частиц 1 мкм, чистота 250%). Замешанный порошок перемешивали в горизонтальной мельнице QM-6 при скорости измельчения 150 об/мин в течение 3 ч для равномерного перемешивания порошка. Перед плакированием смешанный порошок помещали в вакуумную сушильную печь при температуре 300 °С на 0.9 часа для удаления влаги. Перед плакированием поверхность подложки была отполирована наждачной бумагой SiC и очищена ацетоном для удаления жира. Подложка была предварительно нагрета до XNUMX °C, чтобы уменьшить термическое напряжение, вызванное огромным температурным градиентом между подложкой и покрытием. Для обеспечения стабильности композиционного покрытия лазерная наплавка проводилась предварительно отвержденным порошком, толщина предварительно отвержденного порошка составляла XNUMX мм.

1.2 Подготовка покрытия
В оборудовании для облицовки используется интеллектуальная лазерная производственная система JHL-1GX-2000 с максимальной мощностью 2 кВт. Параметры процесса наплавки: мощность лазера 1.2 кВт, диаметр пятна 3 мм, скорость сканирования 350 мм/мин. После завершения плакирования образец естественным образом охлаждается до комнатной температуры. Образец разрезают по сечению композиционного покрытия проволочной резкой и очищают образец в безводном этаноле с помощью ультразвуковой очистки для получения металлографического образца. После шлифовки и полировки образец травят в течение 25 с смешанным раствором, состоящим из HCl (объемная доля 75 %) и HNO3 (объемная доля 25 %).

1.3 Морфология покрытия и фазовая характеристика
Микроструктуру подложки наблюдали с помощью оптического микроскопа (ОМ) Eclipse MA200, а морфологию композиционного покрытия и его коррозионной поверхности - с помощью сканирующего электронного микроскопа (СЭМ) ВЕГА3 с энергодисперсионным спектрометром (ЭДС) и энергетического был проведен спектральный анализ. Состав фазы композиционного покрытия анализировали с помощью многофункционального рентгеновского дифрактометра (РФА, напряжение 40 кВ, ток 200 мА, угол дифракции 2θ 20°~80°).

1.4 Характеристика характеристик покрытия
Микротвердость сечения композиционного покрытия проверяли на микротвердомере HV 1000A с массой загрузки 400 г и временем нагрузки 30 с. Расстояние между каждой точкой измерения составляло 0.1 мм. Для этой же группы образцов испытывали 3 точки на одинаковом расстоянии от поверхности покрытия и брали среднее значение.
Композиционное покрытие герметизировали органическим клеем, обнажая 1 мм2 поверхности, и изготавливали коррозионную пробу. Образец коррозии помещали в разбавленную соляную кислоту концентрацией 1 моль/л и погружали в зону коррозии при комнатной температуре на 5 часов. После удаления продуктов коррозии его взвешивали и по величине коррозионной потери массы рассчитывали скорость коррозии композиционного покрытия: VL=(m1-m0)/t.
Где m1 — масса образца до коррозии, m0 — масса образца после коррозии, t — время коррозии. Электрохимическая рабочая станция Ametek Parstat 4000 использовалась для тестирования потенциодинамической поляризационной кривой поверхности коррозионного образца композитного покрытия площадью 1 мм2. Коррозионной средой служил разбавленный раствор соляной кислоты концентрацией 1 моль/л, электродом сравнения – Ag/AgCl-электрод, вспомогательным электродом – Pt-электрод, рабочим электродом – коррозионный образец площадью 1 мм2. После погружения при потенциале разомкнутой цепи на 60 мин испытание проводили после стабилизации. Потенциодинамический поляризационный тест проводился в диапазоне -1.5~1.5 при скорости сканирования 1 мВ/с, подбирались потенциал коррозии и плотность тока коррозии композиционного покрытия.

2 Результаты и обсуждение

2.1 Морфология покрытия и фазовый анализ
Микроструктура поперечного сечения композиционного покрытия Ni-25%Al2O3 представлена ​​на рисунке 2. Как видно из рисунка 2а, композиционное покрытие имеет однородную структуру, не имеет явных дефектов, таких как поры и трещины, а между композитным покрытием и подложкой имеется очевидная область металлургического соединения. Композиционное покрытие можно разделить на три части: плакирующий слой (КЛ), зону металлургического соединения (МБЗ) и зону термического влияния (ЗТВ). Как показано на рисунке 2б, структура в нижней части зоны CL представляет собой мелкие ячеистые кристаллы. Как показано на рисунке 2в, центр зоны CL представляет собой столбчатый кристалл с направленным ростом. Как показано на рисунке 2d, структура в верхней части зоны CL представляет собой мелкие равноосные кристаллы. Поскольку лазерный луч сканирует порошок в течение очень короткого времени и температура быстро падает, композитное покрытие быстро затвердевает и охлаждается, образуя относительно однородную и тонкую структуру. Согласно теории затвердевания, морфология затвердевшей структуры определяется коэффициентом устойчивости (G/R) границы раздела твердое тело и жидкость, где G — температурный градиент, а R — скорость затвердевания. Дно зоны КЛ расположено близко к подложке, с высокой скоростью охлаждения и большой степенью переохлаждения, образуя мелкие ячеистые кристаллы. В процессе затвердевания скорость охлаждения перпендикулярно границе раздела соединения является самой высокой, а скорость кристаллизации зерен является самой высокой. Таким образом, столбчатые кристаллы генерируются в центре зоны CL в направлении, перпендикулярном границе раздела, как показано на рисунке 2c. Как показано на рисунке 2d, верхняя часть зоны CL находится в контакте с воздухом, скорость охлаждения высокая, переохлаждение велико, а скорость охлаждения во всех направлениях одинакова, что приводит к образованию мелких равноосных кристаллов. В процессе затвердевания разные скорости охлаждения приводят к образованию разной микроструктуры. Благодаря характеристикам быстрого плавления и затвердевания лазерной наплавки структура композитного покрытия значительно улучшается по сравнению с подложкой. Результаты ЭДС-сканирования поверхности композиционного покрытия (рис. 2) показаны на рис. 3. Как показано на рисунках 3а~в, элементы Fe и Cr равномерно распределены в покрытии и подложке, а Ni преимущественно распределен в зоне КЛ. Элементы Al и O (как показано на рисунках 3d и e соответственно) в основном распределены в верхней части зоны CL, что доказывает, что частицы Al2O3 в основном распределены в верхней части зоны CL, а композиционное покрытие состоит из металлического покрытия. слой и керамический слой. Ключом к формированию металлокерамических композиционных покрытий является дисперсность Ni и Al2O3 в порошке, а также различие в поглощении ими лазерной энергии. Когда высокоэнергетический лазер сканирует композитный порошок, порошок и поверхность подложки мгновенно расплавляются под действием высокой температуры. Поскольку температура плавления Al2O3 выше, чем у Ni, большая часть лазерной энергии поглощается порошком Ni, и порошок Ni полностью расплавляется. Часть порошка Al2O3 слегка расплавляется, но Al2O3 остается в гранулированной форме. После того, как высокоэнергетический лазер сканирует порошок, порошок Ni и подложка полностью расплавляются, образуя расплавленную ванну. В ванне расплава создается сильная конвекция, и частицы Al2O3 равномерно диспергируются. Поскольку плотность частиц Al2O3 ниже, чем у металлической фазы, они в основном распределяются по верхней части композиционного покрытия (как показано на рисунке 4), образуя керамический слой. Интерметаллические соединения распределяются в композиционном покрытии с образованием металлического слоя. Поскольку Ni обладает хорошей смачиваемостью с металлической матрицей, образуется хорошая металлургическая связь, благодаря чему композитное покрытие более прочно соединяется с подложкой.

Для определения фазового состава композиционного покрытия Ni-25%Al2O3 композиционное покрытие было проанализировано методом РФА. Результаты показаны на рисунке 5. Фаза композиционного покрытия в основном состоит из твердых растворов Al2O3, Fe-Ni и Fe-Ni-Cr. Поскольку атомный радиус Fe очень близок к радиусу Cr и Ni, Fe плавится и диффундирует под воздействием высокоэнергетического лазерного излучения и соединяется с Cr и Ni с образованием твердых растворов Fe-Ni и Fe-Ni-Cr, которые существуют при высоких температурах превращается в аустенит, а после охлаждения превращается в мартенсит. Существование твердых растворов Fe-Ni и Fe-Ni-Cr указывает на то, что матрица и порошок Ni полностью расплавлены, а железо в матрице полностью диффундирует в ванну расплава. В сочетании с анализом SEM и EDS видно, что керамические частицы Al2O3 не полностью расплавлены, и большинство из них все еще существует в виде частиц, что еще раз доказывает существование керамической фазы Al2O3.

Поперечное сечение и морфология поверхности композитного покрытия Ni-x%Al2O3 показаны на рисунке 6. Как показано на рисунках 6a, c, e и g, поперечные сечения Ni, Ni-15%Al2O3 и Композиционные покрытия Ni-25%Al2O3 плотны и не имеют явных дефектов. Частицы Al2O3 слегка расплавляются под воздействием высокоэнергетического лазерного излучения, демонстрируя светло-серую неправильную зернистую структуру. Слегка расплавленные частицы Al2O3 создают эффект закрепления под действием связующего действия твердых растворов Fe-Ni и Fe-Ni-Cr и более прочно соединяются, тем самым улучшая формообразующий эффект композиционного покрытия. С увеличением содержания Al2O3 количество частиц Al2O3 в композиционном покрытии постепенно увеличивается. В поперечном сечении композиционного покрытия Ni-35%Al2O3 обнаружено большее количество пор, частицы Al2O3 агломерируются, а частицы Al2O3 и интерметаллиды образуют поры, которые прочно не соединяются, что легко приводит к снижению Характеристики композитного покрытия. Как показано на рисунках 6б, г, е и з, на поверхности композиционных покрытий Ni, Ni-15%Al2O3 и Ni-25%Al2O3 нет явных дефектов, но на поверхности присутствуют явные трещины и поры. Ni-35%Al2O3
композитные покрытия. Трещины возникают в основном из-за чрезмерного напряжения из-за агломерации частиц Al2O3 и неравномерного распределения элементов. Из-за свойств быстрого плавления композиционного покрытия газ, образующийся в результате реакции таких элементов, как C и S, с O, не успевает выйти, образуя поры. Как показано на рисунке 6, после добавления соответствующего количества Al2O3 поверхность композиционного покрытия становится плотной и не имеет явных дефектов; после добавления чрезмерного количества Al2O3 композитное покрытие склонно к появлению дефектов, таких как поры и трещины.

2.2 Анализ микротвердости
Кривая изменения микротвердости поперечного сечения композиционного покрытия Ni-x%Al2O3 по направлению глубины представлена ​​на рисунке 7. Микротвердость подложки составляет около 164HV, а микротвердость композиционного покрытия может достигать 1026.3. ХВ. Микротвердость составляет от 760HV до 1HV, что в 026–4 раз выше, чем у подложки. Как показано на рисунке 5, микротвердость композиционного покрытия резко снижается после постепенного увеличения. Это связано с наличием дефектов на неглубокой поверхности композиционного покрытия, что приводит к низкой микротвердости поверхности; микроструктура внутри композиционного покрытия однородная и мелкая, с небольшим количеством дефектов, большим количеством твердых фаз, микротвердость постепенно увеличивается; микротвердость прилегающей к подложке области резко снижается, пока не приблизится к микротвердости подложки. С увеличением содержания Al7O2 микротвердость композиционного покрытия сначала возрастает, а затем снижается. При массовой доле Al3O2 3 % микротвердость композиционного покрытия достигает наибольшего значения. Твердость композиционного покрытия связана с качеством его поверхности и содержанием Al25O2. В сочетании с морфологией и фазовым анализом композитного покрытия основные причины заключаются в следующем: во-первых, композитное покрытие с лазерной наплавкой вызывает значительную степень переохлаждения во время процесса быстрого охлаждения, тем самым улучшая микроструктуру покрытия, играя роль упрочнения мелких зерен. на композиционное покрытие и значительно повышая микротвердость композиционного покрытия; во-вторых, упрочняющий твердый раствор эффект твердых фаз Fe-Ni и Fe-Ni-Cr повышает микротвердость композиционного покрытия. В сочетании с результатами ЭДС (рис. 3) видно, что содержание Ni и Cr в композиционном покрытии высокое, а атомы Fe в расплавленной матрице подвергаются диффузии элементов в композиционном покрытии. Ni и Cr легко растворяются в Fe с образованием твердого твердого раствора; в-третьих, керамические частицы Al3O2 высокой твердости диспергируются в композиционном покрытии, что еще больше повышает микротвердость композиционного покрытия. При достижении массовой доли Al3O2 3 % на поверхности композиционного покрытия появляются дефекты в виде пор и трещин, что снижает микротвердость композиционного покрытия. Видно, что улучшение микротвердости композиционного покрытия Ni-x%Al35O2 (x≤3) достигается за счет комбинированного эффекта измельчения зерна, упрочнения твердого раствора и упрочнения частиц.

2.3 Анализ коррозионной стойкости покрытия
Скорость коррозии по потере массы композиционного покрытия Ni-x%Al2O3 после погружения в разбавленную соляную кислоту концентрацией 1 моль/л на 5 ч представлена ​​на рисунке 8. Как видно из рисунка 8, с увеличением содержания Al2O3 вес Скорость потери коррозии имеет тенденцию сначала к снижению, а затем к увеличению, а коррозионная стойкость имеет тенденцию к сначала увеличению, а затем к ослаблению. Скорость потери веса композитного покрытия Ni-25%Al2O3 является наименьшей, а коррозионная стойкость – наилучшей. Поляризационная кривая и данные аппроксимации композиционного покрытия Ni-x%Al2O3 показаны на рисунке 9. Как видно из рисунка 9, поляризационные кривые композиционных покрытий Ni-x%Al2O3 имеют аналогичную форму. С увеличением содержания Al2O3 коррозионный потенциал имеет тенденцию сначала возрастать, а затем уменьшаться, а плотность тока коррозии имеет тенденцию сначала уменьшаться, а затем увеличиваться. Композиционное покрытие Ni-25%Al2O3 имеет самый высокий коррозионный потенциал и самую низкую плотность тока коррозии. Потенциал коррозии указывает на склонность материала к коррозии. Чем выше коррозионный потенциал композитного покрытия, тем меньше вероятность его коррозии. Плотность тока коррозии и скорость коррозии свидетельствуют о качестве коррозионной стойкости материала. Чем меньше плотность тока коррозии и скорость коррозии композиционного покрытия, тем лучше коррозионная стойкость композиционного покрытия. Данные испытаний на коррозию погружением и электрохимических испытаний композитного покрытия показывают, что плотность тока коррозии и скорость коррозии композитного покрытия Ni-25%Al2O3 являются наименьшими, а коррозионная стойкость - наилучшей. Коррозионностойкая керамическая фаза Al2O3 и твердые растворы Fe-Ni и Fe-Ni-Cr повышают коррозионный потенциал композиционного покрытия. Композиционное покрытие Ni-25%Al2O3 имеет меньшую склонность к коррозии, его микроструктура более однородная и плотная; Композиционное покрытие Ni-35%Al2O3 имеет такие дефекты, как поры и трещины, а коррозионная жидкость легче проникает внутрь, что усугубляет процесс коррозии.

Морфология коррозионной поверхности композиционного покрытия Ni-x%Al2O3, погруженного в разбавленную соляную кислоту концентрацией 1 моль/л на 5 часов, показана на рисунке 10. Как видно из рисунка 10а, поверхность Ni-покрытия подвергается более сильной коррозии, зона коррозии больше, очевидно присутствует непрерывная зона коррозии в форме оврага большой площади, а коррозионные ямы глубже и больше. Как видно из рисунка 10б, снижается степень коррозии композиционного покрытия Ni-15%Al2O3, уменьшается площадь коррозии, уменьшается площадь сплошной овражной коррозии большой площади, коррозионные ямы неглубокие, коррозия ямки небольшие, но количество большое. Коррозионная морфология композитного покрытия Ni-25%Al2O3 показана на рисунке 10c. Лишь небольшая часть поверхности композитного покрытия подвергается коррозии, площадь сплошной овражной коррозии меньше, коррозионные ямы меньше и их количество невелико, а степень коррозии еще больше снижается. Как видно из рисунка 10г, степень коррозии композитного покрытия Ni-35%Al2O3 усугубляется, увеличивается площадь коррозии, увеличивается площадь сплошной овражной коррозии большой площади, увеличивается площадь коррозионной язвы, Чем больше число, тем хуже коррозионная стойкость композиционного покрытия. Коррозионная морфология композиционного покрытия также показывает, что с увеличением содержания Al2O3 коррозионная стойкость композиционного покрытия имеет тенденцию сначала к увеличению, а затем к ослаблению, среди которых коррозионная стойкость композиционного покрытия Ni-25%Al2O3 является лучшей. . Это связано с тем, что коррозионный потенциал композиционного покрытия сначала увеличивается, а затем снижается, склонность к коррозии сначала ослабевает, а затем увеличивается, плотность тока коррозии и скорость коррозии сначала уменьшаются, а затем увеличиваются, в результате чего степень коррозии композиционного покрытия сначала снижается, а затем увеличивается. затем усиливается, и область коррозии, где питтинговая язва расширяется и образует овраги, сначала увеличивается, а затем уменьшается.

При погружении композиционного покрытия в разбавленную соляную кислоту концентрацией 1 моль/л Cl- легко разрушает пассивирующую пленку поверхности, коррозионная жидкость контактирует с поверхностью композиционного покрытия, образуется коррозионный гальванический элемент и происходит электрохимическая реакция. Такие элементы, как Fe, Cr и Ni, подвергаются реакциям окисления на аноде, теряют электроны и растворяются с образованием свободных катионов, а H+ подвергается реакциям восстановления на катоде с выделением H2, что приводит к образованию коррозионных ямок на коррозионной поверхности, что приводит к образованию композита. покрытие подвергается дальнейшей коррозии. Из-за быстрого плавления и затвердевания лазерной наплавки микроструктура композитного покрытия тоньше, чем у подложки, а коррозионная стойкость очищенной структуры выше. Таким образом, коррозионная стойкость композиционного покрытия Ni-x%Al2O3 повышается за счет мелкозернистого упрочнения. Твердые растворы Fe-Ni и Fe-Cr-Ni прочно закрепляют частицы Al2O3 в композиционном покрытии, эффективно связывают частицы Al2O3 и предотвращают попадание коррозионной жидкости в композиционное покрытие через поры вблизи частиц Al2O3. Эффект упрочнения твердого раствора улучшает компактность композиционного покрытия и усиливает коррозионную стойкость композиционного покрытия. После добавления соответствующего количества Al2O3 в композитное покрытие микрорасплавленный Al2O3 может блокировать канал коррозии и уменьшать площадь коррозии. Добавление соответствующего количества Al2O3 может сыграть роль в упрочнении частиц композиционного покрытия. При добавлении 35% массовой доли Al2O3, с одной стороны, избыточная добавка Al2O3 приводит к тому, что большое количество частиц не расплавляется, увеличивая канал коррозии и количество коррозионных гальванических элементов. Следовательно, коррозионная стойкость композиционного покрытия Ni-35%Al2O3 снижается. С другой стороны, после чрезмерного добавления Al2O3 в композитном покрытии появляется большое количество пор и трещин, и коррозионная жидкость с большей вероятностью попадет внутрь композитного покрытия через поры и трещины, тем самым ускоряя коррозию. скорости, что приводит к снижению коррозионной стойкости композиционного покрытия Ni-35%Al2O3. Таким образом, улучшение коррозионной стойкости композиционного покрытия Ni-x%Al2O3 (x≤25) является результатом комбинированного эффекта мелкозернистого упрочнения, упрочнения твердого раствора и упрочнения частиц.

3 Выводы
Высокотвердое и коррозионностойкое композиционное покрытие Ni-x%Al2O3 было получено на поверхности нержавеющей стали 304 методом лазерной наплавки. Изучено влияние содержания Al2O3 на морфологию, микротвердость и коррозионную стойкость композиционного покрытия. Основные выводы заключаются в следующем.

1) Между композитным покрытием и подложкой образуется тесная металлургическая связь. Микроструктура композиционного покрытия представлена ​​мелкими равноосными кристаллами, направленными столбчатыми кристаллами и ячеистыми кристаллами от поверхности внутрь. Композиционное покрытие Ni-x%Al2O3 (x ≤ 25) однородное и плотное, без явных дефектов. Композиционное покрытие Ni-35%Al2O3 имеет такие дефекты, как поры и трещины. Основные фазы композиционного покрытия Ni-25%Al2O3 состоят из твердых растворов Al2O3, Fe-Ni и Fe-Ni-Cr. Частицы Al2O3 в основном распределяются в верхней части зоны КЛ, образуя керамический слой. Интерметаллиды равномерно распределяются в зоне ХЛ, образуя металлический слой. Частицы Al2O3 прочно закреплены в композиционном покрытии интерметаллидами.

2) Микротвердость композиционного покрытия сначала возрастает, а затем резко снижается от поверхности покрытия к подложке. С увеличением содержания Al2O3 микротвердость композиционного покрытия сначала увеличивается, а затем снижается, скорость коррозии при потере веса сначала снижается, а затем увеличивается, потенциал коррозии сначала увеличивается, а затем уменьшается, а плотность тока коррозии сначала уменьшается, а затем увеличивается. Композиционное покрытие Ni-25%Al2O3 обладает самой высокой микротвердостью и лучшей коррозионной стойкостью. Повышение микротвердости и коррозионной стойкости композиционного покрытия Ni-x%Al2O3 (x≤25) является результатом комбинированного воздействия мелкозернистого упрочнения, упрочнения твердого раствора и упрочнения частиц.