摘要
目的 采用异质双丝和同质双丝制备3种超音速电弧喷涂铁基涂层,对比研究3种防护涂层在700℃下的抗高温氧化性能.方法 采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)对在700℃高温氧化前后涂层的微观结构、表面形貌和化学成分以及物相组成进行表征和分析.采用Matlab软件对涂层的孔隙率进行测定,采用显微硬度计测量涂层的显微硬度.结果 制备得到的3种涂层的孔隙率均低于10％,满足电弧喷涂的要求.3种涂层的显微硬度均达到了400HV以上,其中FeAlCrMoVC/FeAlNiMoCrC涂层的孔隙率最低、显微硬度最高,分别为5.00％和456.91HV.在700℃循环氧化下,FeAlCrMoVC、FeAlNiMoCrC和FeAlCrMoVC/FeAlNiMoCrC涂层的单位面积氧化增重分别为10.67、3.32和2.02 mg/cm2.它们的氧化动力学符合经典的抛物线规律,抛物线速率常数(kp)分别为3.08×10-10、2.20×10-11和5.60×10-12 g2·cm-4·s-1.从高温氧化后涂层的扫描电镜图观察到,异质双丝法制备的涂层表面氧化膜主要由3种致密形貌组成,结合EDS和XRD分析,推断它们主要由Fe3O4、Fe2O3、Cr2O3和Al2O3以及尖晶石结构的NiCr2O4组成.截面分析发现,异质双丝制备的FeAlCrMoVC/FeAlNiMoCrC涂层的内氧化和表面氧化膜厚度最小,分别约为5.3、24.7和118.2μm.结论 涂层的内氧化从孔隙和氧化夹杂物等缺陷开始,而生成的致密氧化物能够提高涂层的抗氧化性.超音速电弧喷涂制备的3种涂层都具有良好的抗高温氧化性能,而异质双丝法制备的FeAlMoCrC/FeAlNiMoCrVC涂层的抗高温氧化性能更好.
基金项目
国家自然科学基金(51961008)
广西自然科学基金(2020GXNSFAA297269)
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