摘要
海洋强国战略已经成为我国重要发展战略，党的二十大报告强调“发展海洋经济，保护海洋生态环境，加快建设海洋强国”。先进的海工装备既是发展海洋蓝色经济的必要支撑，也是加强海洋国防力量的重要保障。随着我国工业化的快速发展，对苛刻服役环境下的海工装备金属构件提出了更高的性能要求。在服役过程中，由于磨损，腐蚀，疲劳等原因，工件表面及近表面的部位可能会失效，这也是海洋装备机械运动部件可靠服役所长期面临的重大挑战。因此，发展耐磨防腐的防护涂层技术，是控制我国海洋环境关键机械运动部件磨蚀损伤的迫切需求，更是自主解决我国高端海洋装备系统诸多“卡脖子”问题的必要途径。超高速激光熔覆技术可获得高结合强度、低稀释率、高表面质量的涂层，是一种极具发展潜力的提高海工装备服役寿命的新型技术。利用超高速激光熔覆技术对Q355钢进行了两种镍基体系熔覆层的试验研究，分别为五种不同激光输入功率（2200W、2600W、3000W、3400W、3800W）制备的NiTi涂层及四种不同激光输入功率（2600W、3000W、3400W、3800W）制备的Ni-Cr-Mo涂层，并对其显微结构、相组成以及耐腐蚀性能进行测试分析。 本文结合有限元分析方法，预测了激光功率对超高速激光熔覆制备NiTi涂层温度场、应力场和形变的影响。首次提出了基于超高速激光熔覆技术高温氧化环境下原位合成NiTi涂层，通过表面形成的TiO2大幅度提高涂层的耐磨耐蚀性，采用超高速激光熔覆技术制备了致密的优质NiTi涂层，试验结果表明，以2600W功率制备涂层表面获得致密的氧化膜，其氧化层具有最高电阻，在3.5%NaCl溶液中腐蚀电位为-0.448V，腐蚀电流密度为6.665×10-6A/cm2，具有最佳的耐磨和耐腐蚀性。经退火处理后，涂层表面氧化膜进一步生长，容抗弧半径明显增大，耐蚀性显著提高。本文研究中所制备的超高速激光熔覆Ni-Cr-Mo涂层试验结果表明，四组样品涂层的物相组成相同，均由固溶了Cr元素的γ-Ni固溶体与MoNi4等相组成。随着激光输入功率的增大，涂层耐腐蚀性能呈现出先增大后减小的趋势，其中以3000W功率制备的涂层具有最大阻抗，在3.5%NaCl溶液中腐蚀电位为-0.376V，腐蚀电流密度为6.701×10-6A/cm2，耐腐蚀性最佳。为进一步提高涂层的耐腐蚀性，对Ni-Cr-Mo涂层进行CaF2掺杂，掺杂后超高速激光熔覆Ni-Cr-Mo涂层的腐蚀电位达到了-0.174V，腐蚀电流密度为5.219×10-8A/cm2，涂层的耐蚀耐磨性进一步提高。
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