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316L不锈钢表面等离子钛合金化及相关性能研究
人气:33  上传时间:2016/4/26 21:50:09  来源:http://ykflt.com

    316L奥氏体不锈钢具有优异的耐腐蚀性能、综合力学性能和工艺性能,从而在石油、化工、纺织、造纸、医药、原子能、航空以及海洋开发等工业中得到广泛的应用。但是奥氏体不锈钢的硬度低、耐磨性差、摩擦系数大;在卤素离子环境下易被腐蚀等弱点限制了它的应用范围。针对以上问题,本文采用双层辉光离子渗金属技术,在不锈钢表面形成渗钛合金层,并对改性层的组织结构、摩擦学性能和腐蚀学性能进行了研究。论文的主要工作如下:(1)对改性层的组织成分进行了研究。结果表明,渗钛后316L不锈钢基体表面形成了致密且成分呈梯度分布的表面改性合金层,渗层与基体呈冶金结合;由于离子轰击作用及原子团在表面的沉积,致使渗钛后表面粗糙度增大为1.34μm。(2)经渗钛处理后不锈钢表面出现了Ti与C的化合物(Ti8C6,TiC)以及金属间化合物(Fe2Ti,Cr2Ti,NiTi)等硬质相,致使渗钛后的表面合金层硬度增大为1305HK0.05,较基体的382HK0.05有很大提高。(3)通过球-盘磨损试验对渗钛合金层的摩擦学性能及机理进行了研究。结果表明,渗钛合金层显著提高了不锈钢基体的抗磨损性能。干摩条件下,与Al2O3刚玉小球对摩,渗钛合金层虽无减摩效果,但其比磨损率较不锈钢基体下降了近15倍,表现出优异的抗磨特性。316L不锈钢基体的主要磨损机制为犁削和粘着;而渗钛合金层的粘着和擦伤作用均明显减轻,磨损机制以磨粒磨损为主。改性层较高的硬度及与基体间呈冶金结合是渗钛合金层耐磨性提高的主要原因。(4)对渗钛合金层和316L不锈钢基体在0.5 mol/L HCl、0.5 mol/L NaCl和0.5 mol/L H2SO4溶液中的电化学腐蚀性能及机理进行了对比分析。结果表明,在三种溶液中渗钛合金层的腐蚀速度较不锈钢基体均有不同程度的降低,因此渗钛合金层较不锈钢基体有较好的耐腐蚀性。晶间腐蚀试验表明,316L不锈钢基体呈现七类凹坑组织Ⅱ晶间腐蚀;而渗钛合金层几乎没有发生晶间腐蚀,显著提高了316L不锈钢基体的耐晶间腐蚀性能。