316L不銹鋼表面等離子鈦合金化及相關性能研究.pdf

1、316L奧氏體不銹鋼具有優(yōu)異的耐腐蝕性能、綜合力學性能和工藝性能，從而在石油、化工、紡織、造紙、醫(yī)藥、原子能、航空以及海洋開發(fā)等工業(yè)中得到廣泛的應用。但是奧氏體不銹鋼的硬度低、耐磨性差、摩擦系數(shù)大；在鹵素離子環(huán)境下易被腐蝕等弱點限制了它的應用范圍。針對以上問題，本文采用雙層輝光離子滲金屬技術，在不銹鋼表面形成滲鈦合金層，并對改性層的組織結構、摩擦學性能和腐蝕學性能進行了研究。論文的主要工作如下：
　　 (1)對改性層的組織成分進

2、行了研究。結果表明，滲鈦后316L不銹鋼基體表面形成了致密且成分呈梯度分布的表面改性合金層，滲層與基體呈冶金結合；由于離子轟擊作用及原子團在表面的沉積，致使?jié)B鈦后表面粗糙度增大為1.34μm。
　　 (2)經滲鈦處理后不銹鋼表面出現(xiàn)了Ti與C的化合物(Ti8C6，TiC)
　　 以及金屬間化合物(Fe2Ti，Cr2Ti，NiTi)等硬質相，致使?jié)B鈦后的表面合金層硬度增大為1305HK0.05，較基體的382HK0.05有

3、很大提高。
　　 (3)通過球-盤磨損試驗對滲鈦合金層的摩擦學性能及機理進行了研究。結果表明，滲鈦合金層顯著提高了不銹鋼基體的抗磨損性能。干摩條件下，與Al2O3 剛玉小球對摩，滲鈦合金層雖無減摩效果，但其比磨損率較不銹鋼基體下降了近15倍，表現(xiàn)出優(yōu)異的抗磨特性。316L 不銹鋼基體的主要磨損機制為犁削和粘著；而滲鈦合金層的粘著和擦傷作用均明顯減輕，磨損機制以磨粒磨損為主。改性層較高的硬度及與基體間呈冶金結合是滲鈦合金層耐磨性提

4、高的主要原因。
　　 (4)對滲鈦合金層和316L 不銹鋼基體在0.5mol/L HCl、0.5mol/L NaCl和0.5mol/L H2SO4 溶液中的電化學腐蝕性能及機理進行了對比分析。結果表明，在三種溶液中滲鈦合金層的腐蝕速度較不銹鋼基體均有不同程度的降低，因此滲鈦合金層較不銹鋼基體有較好的耐腐蝕性。晶間腐蝕試驗表明，316L 不銹鋼基體呈現(xiàn)七類凹坑組織Ⅱ晶間腐蝕；而滲鈦合金層幾乎沒有發(fā)生晶間腐蝕，顯著提高了316L 不