论文部分内容阅读
利用再制造技术修复关键零件的尺寸和恢复性能,是提高机械系统可靠性和延长使用寿命的重要手段之一。本文以船舶柴油机气缸套为背景,通过超音频感应熔覆技术,在HT 300表面制备Ni基涂层和Fe基涂层,并探讨以下三大问题:(1)低熔点Ni基合金涂层的熔融成型过程,加热时间对孔隙率、显微硬度和耐蚀性的影响:(2)焊熔剂与加热参数对高熔点Fe基合金颗粒的熔融影响;(3)Ni基涂层和Fe基涂层的微观形貌、物相组成、显微硬度分布、耐磨性和耐蚀性。利用自行搭建的实验台,对试样进行超音频感应熔覆。利用光学显微镜、扫描电镜、能谱仪和X射线衍射仪观察并分析涂层的微观组织结构、孔隙率、元素成分分布情况和物相组成。利用维氏显微硬度仪测量涂层截面硬度分布。利用电化学腐蚀实验和浸泡腐蚀实验研究涂层的耐腐蚀性能。利用大连海事大学自主研制的往复式摩擦磨损实验机,测试涂层与镀铬灰铸铁板摩擦磨损时的摩擦系数和磨损量,从而分析涂层的耐磨性能。实验结果表明:(1)在灰铸铁表面熔覆Ni基涂层的过程中,熔融阶段加热时间为9 s、加热电流为20 A时,涂层和基体间存在元素过渡区,实现冶金结合,截面显微硬度呈梯度变化,与其他参数相比,该参数下涂层的孔隙率较低,在硫酸溶液中的耐腐蚀性更高。(2)在灰铸铁表面熔覆Fe基涂层的过程中,银钎焊熔剂可以有效去除合金颗粒表面的氧化物,降低熔点。通过增加保温阶段,可以延长焊熔剂氧化时间,促进Fe基金属粉末间互熔。(3)Ni基涂层中的Ni、Cr、Si元素可以有效提高涂层的电极电位,并实现钝化保护的耐蚀作用,腐蚀速率远小于灰铸铁基体。而Fe基涂层和灰铸铁在腐蚀过程中无法形成致密效果的钝化膜,腐蚀溶液透过孔隙进入金属表面,因此Fe基涂层和灰铸铁的腐蚀速率相近。(4)在摩擦磨损过程中,Ni基涂层的磨损机理主要表现为磨料磨损和氧化磨损,磨损表面的氧化物附着能力较差易脱落但具有润滑效果,故摩擦系数较小而磨损量较大。Fe基涂层的磨损机理表现为磨粒磨损和氧化磨损,磨损形成的氧化物牢牢地附着在表面,但与对摩件间的剪切力较大,故摩擦系数较大而磨损量较小。