1284 / 2023-03-19 23:23:53

La2O3-TiB2-Ni耐磨蚀涂层深海磨蚀行为及机理研究

深海环境中运动部件不可避免地遭受磨损和海水腐蚀等多因素耦合作用，容易导致装备服役性能退化直至失效，金属耐磨蚀性能差是导致海洋装备失效的主要原因，采用先进表面工程技术在材料表面涂覆涂层能够显著提升装置耐磨蚀性能，确保装备的长时安全服役。本文利用等离子喷涂技术沉积了低脆性La₂O₃-TiB₂-Ni涂层，围绕该涂层在深海多因素强耦合作用下的磨蚀行为及机理开展研究。研究了不同静水压力（模拟不同海洋深度）下涂层的磨蚀行为，通过FIB-STEM、SEM-EDS、XPS等多种先进技术表征了涂层磨蚀形貌、摩擦层截面组织结构、表面膜结构价态变化等特征；结合腐蚀电化学技术，量化分析了磨蚀过程中磨损与腐蚀交互作用。研究表明，La₂O₃-TiB₂-Ni涂层具有显著的耐磨、减磨作用；当静水压力从0.1 MPa增加到30 MPa，涂层磨蚀机制从伴有腐蚀现象的磨粒磨损转变为伴有腐蚀现象的磨粒磨损和轻微粘着磨损，机械磨损仍然是涂层磨蚀损失的主要因素，但是腐蚀加速磨损导致的材料损失比例增加了13.93%。本研究成果可以为深海装备中的防护层设计提供技术支撑。