碳钢表面热障涂层制备及其性能的研究.pdf

The Research onPreparation andProperties ofThermal BarrierCoatings on Carbon Steel LIUYangjia .(Changsha University ofScience&Technology)2008 A thesissubmitted inpartial satisfactionofthe Requirements forthedegree of MasterofEngineering DisciplineofApplied Chemistry Changsha University ofScience&Technology Supervisor Professor CaoXueqiang andProfessorYang Daowu April,2011 长沙理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名:刘茗研勿日期:弦If年口牛月二f日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本论文收录到《中国学位论文全文数据库》,并通过网络向社会公众提供信息服务。本学位论文属于 1、保密口,在年解密后适用本授权书。 2、不保密团。(请在以上相应方框内打“√’’) 作者签名:客、j物1t 日期:弘l『年。弘月二f日导师签名:百司趣.、日期: 纫萨争月叫日摘要碳钢的价格低廉,加工工艺性能良好,使用经验丰富,是目前使用广泛的结构材料. 所以,对碳钢的表面防护仍然是研究的热点。目前,采用在碳钢表面添加涂层的方法来进行防腐。作为经典的热障涂层材料,8YSZ在柴油机和燃气轮机方面表现出良好的热力学性能。但是,,研究其在海水中的防腐性能。,还制备了具有100pm粘结层的涂层。用XRD对涂层表面进行物相分析,用SEM结合能谱分析对试样的表面形貌及截面形貌进行分析,使用XPS 对腐蚀产物进行定性分析。用无损检测手段——交流阻抗技术对海水浸泡下试样的腐蚀行为进行了实时监测,研究了浸泡过程中涂层的表面粗糙度、显微硬度、结合强度等性能变化。 8YSZ涂层及粘结层都是以层状铺展在基底的表面。涂层表面比较粗糙且存在微裂纹,涂层内部存在孔隙,这种结构使得电解质溶液与氧气能够穿过涂层而到达基底表面。在浸泡过程中,由于生产了腐蚀产物,表面陶瓷层8YSZ的粗糙度增大,试样内部的结合强度减小。对于有粘结层的试样,在碳钢基底与粘结层之间、8YSZ涂层表面已经涂层内部都观察到了腐蚀产物,其星疏松的片状结构,主要成分是1,-FeOOH。交流阻抗技术测试及等效电路拟合结果显示:无粘结层的试样,表现出2个时间常数,在浸泡后期,在电极附近出现了由扩散引起的Warburg阻抗。而对于有粘结层的涂层,其交流阻抗谱在浸泡初期具有3个时间常数,浸泡后期由于在碳钢表面生产了一层腐蚀产物,出现了1个新的时间常数。随着浸泡时间的延长,腐蚀产物增多,涂层性能降低。研究结果表明,即使浸泡了100天(d),都没有观察到涂层与基底的剥落,说明碳钢基底制备的热障涂层具有良好的保护性能。关键词:碳钢; 热障涂层材料;8YSZ: 交流阻抗: 腐蚀 ABSTRACT Carbon steelis awidely used structural material because ofitslow prices,gcHxl performance,and surfaceprotection isstill allinteresting and attractive research ,great effortswere devoted tothecorrosion resistancebYdeposing a coating on thesurface of carbon atypical thermal barrie