《快速動態原位合成AlSi基非晶塗層及其損傷行為研究》是依託河海大學，由程江波擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：快速動態原位合成AlSi基非晶塗層及其損傷行為研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：程江波
- 依託單位：河海大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
海洋環境下的腐蝕和磨損行為已嚴重影響著海洋工程裝備關鍵部件運行可靠性和服役壽命，熱噴塗技術是海洋工程腐蝕防護關鍵技術之一，但其海洋防護材料種類短缺與質量不足成為海洋工程長壽命防護體系的制約瓶頸。本項目擬以實現海洋工程裝備關鍵部件高性能和長壽命安全服役為目標，基於高速電弧噴塗含非晶形成元素的粉芯絲材，在快速動態冶金過程中原位合成AlSi基非晶塗層：研究塗層製備中粒子傳熱/形變等基本科學問題，探討非晶塗層原位形成機理；揭示添加元素對塗層提高非晶含量、降低氧化物及改善潤濕性的科學機制；澄清塗層結構和表界面特性對其在模擬海洋環境因素下腐蝕損傷行為與機理；揭示非晶塗層在力學-化學協同作用下摩擦化學機制，構建塗層壽命預測模型。本項目研究內容體現了材料學、腐蝕、摩擦科學等多學科領域交叉，為延長海洋工程裝備關鍵部件服役壽命和運行可靠性等方面提供高效、節能、環境友好的新型防護材料和先進再製造技術支撐。
結題摘要
本項目針對海洋工程裝備關鍵部件的腐蝕與防護難題，自主研發了具有強非晶形成能力的AlFeSi粉芯絲材，採用自動化高速電弧噴塗技術在Q235鋼基體表面原位合成了AlFeSi非晶塗層。研究了塗層的組織結構與非晶原位形成機制，揭示了塗層在NaCl溶液中的電化學腐蝕行為以及在力學-電化學作用下的損傷機制。結果表明，塗層呈現典型的層狀結構，其結構緻密，結合緊湊。塗層的非晶相含量為74.9％，孔隙率為1.2%，平均顯微硬度為375 HV0.1，結合強度為36.4MPa。與晶態結構純鋁塗層相比，兼具疏水特性和非晶結構的AlFeSi塗層呈現出優異的耐蝕性能。隨著浸泡時間的延長，非晶塗層的耐蝕性能呈現出先升高后下降的趨勢；隨著溶液溫度和速度的升高，塗層的耐蝕性能逐漸降低。乾摩擦條件下和腐蝕介質作用下，隨著磨損線速度和外載入荷的增加，AlFeSi非晶塗層的磨損率均隨之降低。高非晶含量和良好彈性性能的AlFeSi塗層具有優異的耐磨性能：乾摩擦條件下，當磨損線速度為15mm/s，外載入荷為25N時，其耐磨性能為6061鋁合金的4.3倍，非晶塗層的主要失效機制為脆性剝落和氧化磨損。腐蝕介質條件下，當磨損線速度為45mm/s，載荷為30N時，其耐磨性能為6061鋁合金的4倍，其主要失效機制為脆性剝落和腐蝕損傷。本項目相關研究成果為最大限度延長海洋工程裝備的服役壽命和運行可靠性等方面提供高效、節能、環境友好的新型再製造防護材料和先進技術支撐，這對降低重大災害性事故的發生，發展我國海洋經濟、建設海洋強國等方面具有重要的意義。
