Please wait a minute...
金属学报  2012, Vol. 48 Issue (3): 289-297    DOI: 10.3724/SP.J.1037.2011.00598
  论文 本期目录 | 过刊浏览 |
铝基非晶纳米晶复合涂层研究
梁秀兵1, 2), 张志彬1, 3), 陈永雄1), 徐滨士1)
1)  装甲兵工程学院装备再制造技术国防科技重点实验室, 北京 100072
2)  装甲兵工程学院科研部, 北京 100072
3)  北京工业大学材料科学与工程学院, 北京 100124
STUDY ON Al--BASED AMORPHOUS AND NANOCRYSTALLINE COMPOSITE COATING
LIANG Xiubing1, 2), ZHANG Zhibin1, 3), CHEN Yongxiong1), XU Binshi1)
1) National Key Laboratory for Remanufacturing, Academy of Armored Forces Engineering, Beijing 100072
2) Department of Scientific Research, Academy of Armored Forces Engineering, Beijing 100072
3) College of Material Science and Technology, Beijing University of Technology, Beijing 100124
引用本文:

梁秀兵 张志彬 陈永雄 徐滨士. 铝基非晶纳米晶复合涂层研究[J]. 金属学报, 2012, 48(3): 289-297.
, , , , . STUDY ON Al--BASED AMORPHOUS AND NANOCRYSTALLINE COMPOSITE COATING[J]. Acta Metall Sin, 2012, 48(3): 289-297.

全文: PDF(5660 KB)  
摘要: 采用自动化高速电弧喷涂系统, 用自行研制的粉芯丝材, 在AZ91镁合金基体表面上制备出Al-Ni-Y-Co非晶纳米晶复合涂层. 采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)分析了Al-Ni-Y-Co非晶纳米晶复合涂层的微观形貌和组织结构, 结果表明Al--Ni-Y-Co非晶纳米晶复合涂层是由非晶相和纳米晶化相共同组成的, 涂层结构致密, 孔隙率约为 1.8%. Al-Ni-Y-Co非晶纳米晶复合涂层的平均显微Vickers硬度值为311.7 HV0.1, 结合强度为26.8 MPa. 涂层的抗磨损耐腐蚀性能优于Al涂层和AZ91镁合金基体; 其相对耐磨性约为Al涂层的10倍, 为AZ91镁合金的6倍; 其自腐蚀电位值正于Al涂层及 AZ91镁合金, 自腐蚀电流密度值约为Al涂层的1/2, AZ91镁合金的1/5; 其腐蚀后的表面形貌比Al涂层和AZ91镁合金平整, 点蚀较少. Al-Ni-Y-Co非晶纳米晶复合涂层的耐磨防腐综合性能优异.
关键词 高速电弧喷涂铝基非晶纳米晶复合涂层显微硬度耐磨性耐蚀性    
Abstract:An Al-Ni-Y-Co amorphous and nanocrystalline composite coating was prepared on the surface of the AZ91 Mg alloy by using an automatic high velocity arc spraying system. Its microstructures were analyzed by scanning electron microscope (SEM), X-ray diffraction (XRD) and transmission electron microscope (TEM). The results show that the coatings compose of amorphous, nanocrystalline and microcrystalline phases, which has a compact structure with low porosity about 1.8%. The average Vickers microhardness and bond strength of this coating are 311.7 HV0.1 and 26.8 MPa. Its relative wear resistance is about 10 times than that of Al coating and 6 times than that of AZ91 magnesium alloy. The corrosion potential of this coating is more positive than that of Al coating and AZ91 magnesium alloy, and the corresponding corrosion current density value is about 1/2 the same as that of Al coating and 1/5 as that of AZ91 Mg alloy. Especially, compared with the surface on corroded Al coating and AZ91 Mg alloy, the corroded Al-Ni-Y-Co coating has a more flattered surface with less corrosive piting than Al coating. It is confirmed that the Al-Ni-Y-Co coating is an excellent coatinig with higher wear-resistance and\linebreak corrosion resistance.
Key wordshigh velocity arc spraying    Al-based amorphous and nanocrystalline composite coating    microhardness    wear-resistance    corrosion resistance
收稿日期: 2011-09-23     
ZTFLH: 

TG174.442

 
基金资助:

国家重点基础研究发展计划项目2011CB013403, 国家高技术研究发展计划项目2009AA03Z342和国家自然科学基金项目50905185资助

作者简介: 梁秀兵, 男, 1974年生, 副研究员, 博士
[1] Gu K M. Chem Eng Equip, 2010; (1): 148

(古坤明. 化学工程与装备, 2010; (1): 148)

[2] Huang X M, Cheng H F, Xue G X, Xu D R. Hot Work Technol, 2008; 37(5): 115

(黄笑梅, 程和法, 薛国宪, 徐道荣. 热加工工艺, 2008; 37(5): 115)

[3] Lu J. Master Dissertation, Jilin University, Changchun, 2006

(路佳. 吉林大学硕士学位论文, 长春, 2006)

[4] Liu Z, Zhang K, Zeng X Q. Theoretical Basis and Application of Mg–based Light Weight Alloy. Beijing: Mechanical industry press, 2002: 1

(刘正, 张奎, 曾小琴. 镁基轻质合金理论基础及其应用. 北京: 机械工业出版社, 2002: 1)

[5] Zhao H, Wang X H, Liu Q L, Chen L J, Liu Z. Trans Nonferrous Met Soc China, 2010; 20(Suppl 2): s679

[6] L¨u W L, Chen T J, Ma Y, Xu W J, Yang J, Hao Y. Trans Nonferrous Met Soc China, 2008; 18(Suppl 1): s354

[7] Mondal A K, Kumar S, Blawert C, Dahotre N B. Surf Coat Technol, 2008; 202: 3187

[8] Okido M, Ichino R, Kim S J, Jang S K. Trans Nonferrous Met Soc China, 2009; 19: 892

[9] Garc´es G, P´erez P, Adeva P. J Alloys Compd, 2002; 333: 219

[10] Kutsenko L, Fuks D, Kiv A, Tailianker M, Burlaka L, Monteiro O, Brown I. Acta Mater, 2006; 54: 2637

[11] Liang Y Z, Hao Y, Yang G R, Li Y D. Mater Mech Eng, 2005; 29(3): 29

(梁永政, 郝 远, 杨贵荣, 李元东. 机械工程材料, 2005; 29(3): 29)

[12] Liang X B, Cheng J B, Bai J Y, Chen Y X, Xu B S. Trans China Weld Inst, 2009; 30(2): 61

(梁秀兵, 程江波, 白金元, 陈永雄, 徐滨士. 焊接学报, 2009; 30(2): 61)

[13] Liang X B, Bai J Y, Cheng J B, Liu Y, Xu B S. Thermal Spray Technol, 2009; 1(2): 23

(梁秀兵, 白金元, 程江波, 刘 燕, 徐滨士. 热喷涂技术, 2009; 1(2): 23)

[14] Liang X B, Cheng J B, Liu Y, Bai J Y, Xu B S. J Acad Armored Force Eng, 2009, 23(5): 77

(梁秀兵, 程江波, 刘燕, 白金元, 徐滨士. 装甲兵工程学院学报, 2009; 23(5): 77)

[15] Liang X B, Chen Y X, Zhang Z B, Guo W, Xu B S. J Acad Armored Force Eng, 2010; 24(6): 81

(梁秀兵, 陈永雄, 张志彬, 郭伟, 徐滨士. 装甲兵工程学院学报, 2010; 24(6): 81)

[16] Guo J H, Lu C W, Ni X J, Wu J W, Lu Z C, Lian F Z. China Surf Eng, 2006; 19(5): 45

(郭金花, 陆曹卫, 倪晓俊, 吴嘉伟, 卢志超, 连法增. 中国表面工程, 2006; 19(5): 45)

[17] Guo J H, Wu J W, Ni X J, Li D R, Lian F Z, Lu Z C. Acta Metall Sin, 2007; 43: 780

(郭金花, 吴嘉伟, 倪晓俊, 李德仁, 连法增, 卢志超. 金属学报, 2007; 43: 780)

[18] Verdon C, Karimi A, Martin J L. Mater Sci Eng, 1998; A246: 11

[19] Cheng J B, Liang X B, Xu B S, Wu Y X. J Mater Eng, 2009; (5): 17

(程江波, 梁秀兵, 徐滨士, 吴毅雄. 材料工程, 2009; (5): 17)

[20] Cheng J B, Liang X B, Xu B S, Wu Y X. Rare Met Mater Eng, 2009; 38: 2140

(程江波, 梁秀兵, 徐滨士, 吴毅雄. 稀有金属材料与工程, 2009; 38: 2140)

[21] Nerbery A P, Grant P S, Neiser R A. Surf Coat Technol, 2005; 195: 91

[22] Inoue A. Progress Mater Sci, 1998; 43: 365

[23] He J, Li H Q, Yang B J, Zhao J Z, Zhang H F, Hu Z Q. J Alloys Compd, 2010; 489: 535

[24] Xu B S, Zhu S H. Theories and Thechnologies on Surface Engineering. 2nd Ed., Beijing: National Defense Industry Press, 2010: 44

(徐滨士, 朱绍华. 表面工程的理论与技术. 第2版, 北京: 国防工业出版社, 2010: 44)

[25] Cheng J B. PhD Thesis, Shanghai Jiao Tong University, 2009

(程江波. 上海交通大学博士学位论文, 2009)

[26] Cheng J B, Liang X B, Xu B S, Wu Y X. J Non–Crystall Solids, 2009; 355: 1673

[27] Srivastava V C, Surreddi K B, Scudino S, Schowalter M, Uhlenwinkel V, Schulz A, Eckert J, Rosenauer A, Zoch H W. Mater Sci Eng, 2010; 527: 2747

[28] Li S, Yan D R, Dong Y C, Wang S, Guo G Q, Zhang Z B. J Univ Sci Technol Beijing, 2009; 31: 1147

(李莎, 阎殿然, 董艳春, 王 师, 高国旗, 张志彬. 北京科技大学学报, 2009; 31: 1147)

[29] Miao Y J, Shen C J, Liu J J. Light Alloy Fabr Technol, 2006; 34(10): 43

(缪姚军, 沈承金, 刘建军. 轻合金加工技术, 2006; 34(10): 43)

[30] Dong C C, Wang H R, Huang G S, Du M. Corros Sci Prot Technol, 2010; 22: 90

(董彩常, 王洪仁, 黄国胜, 杜敏. 腐蚀科学与防护技术, 2010; 22: 90)

[31] Wu X Q, Ma M, Tan C J, Liu X B, Lin J G. Rare Met Mater Eng, 2007; 36: 1668

(吴学庆, 马 \ \ 蓦, 檀朝佳, 刘学斌, 林建国. 稀有金属材料与工程, 2007; 36: 1668)
[1] 许林杰, 刘徽, 任玲, 杨柯. CuNi-Ti合金抗支架内再狭窄与耐蚀性能的影响[J]. 金属学报, 2023, 59(4): 577-584.
[2] 梁琛, 王小娟, 王海鹏. 快速凝固Ti-Al-Nb合金B2相形成机制与显微力学性能[J]. 金属学报, 2022, 58(9): 1169-1178.
[3] 黄一川, 王清, 张爽, 董闯, 吴爱民, 林国强. 用于燃料电池双极板的不锈钢成分优化[J]. 金属学报, 2021, 57(5): 651-664.
[4] 王雪梅, 殷正正, 于晓彤, 邹玉红, 曾荣昌. AZ31镁合金表面苯丙氨酸、甲硫氨酸和天冬酰胺诱导Ca-P涂层耐蚀性能比较[J]. 金属学报, 2021, 57(10): 1258-1271.
[5] 陈永君, 白妍, 董闯, 解志文, 燕峰, 吴迪. 基于有限元分析的准晶磨料强化不锈钢表面钝化行为[J]. 金属学报, 2020, 56(6): 909-918.
[6] 邓聪坤,江鸿翔,赵九洲,何杰,赵雷. Ag-Ni偏晶合金凝固过程研究[J]. 金属学报, 2020, 56(2): 212-220.
[7] 张煜, 娄丽艳, 徐庆龙, 李岩, 李长久, 李成新. 超高速激光熔覆镍基WC涂层的显微结构与耐磨性能[J]. 金属学报, 2020, 56(11): 1530-1540.
[8] 刘海霞, 陈金豪, 陈杰, 刘光磊. NaCl溶液腐蚀后304不锈钢的射流空蚀特征[J]. 金属学报, 2020, 56(10): 1377-1385.
[9] 董虎林,包海萍,彭建洪. TiC含量对铁基复合材料力学性能及耐磨性能的影响[J]. 金属学报, 2019, 55(8): 1049-1057.
[10] 魏琳,王志军,吴庆峰,尚旭亮,李俊杰,王锦程. Mo元素及热处理对Ni2CrFeMox高熵合金在NaCl溶液中耐蚀性能的影响[J]. 金属学报, 2019, 55(7): 840-848.
[11] 梁秀兵, 范建文, 张志彬, 陈永雄. 铝基非晶纳米晶复合涂层显微组织与腐蚀性能研究[J]. 金属学报, 2018, 54(8): 1193-1203.
[12] 范丽, 陈海龑, 董耀华, 李雪莹, 董丽华, 尹衍升. 激光熔覆铁基合金涂层在HCl溶液中的腐蚀行为[J]. 金属学报, 2018, 54(7): 1019-1030.
[13] 杨海欧, 尚旭亮, 王理林, 王志军, 王锦程, 林鑫. 单相CoCrFeNi高熵合金的组成元素对其在NaCl溶液中的耐蚀性能的影响[J]. 金属学报, 2018, 54(6): 905-910.
[14] 翟斌, 周凯, 吕鹏, 王海鹏. 自由落体条件下Ti-6Al-4V合金微液滴的快速凝固研究[J]. 金属学报, 2018, 54(5): 824-830.
[15] 杨柯, 牛梦超, 田家龙, 王威. 新一代飞机起落架用马氏体时效不锈钢的研究[J]. 金属学报, 2018, 54(11): 1567-1585.