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耐磨(mo)复合板以Ca(NO3)2和(he)NH4H2PO4为电解主盐,在电解液(ye)中加入Zn(NO3)2,成(cheng)功制(zhi)备(bei)得*了(le)锌掺杂羟基(ji)磷(lin)灰(hui)石(HAP)涂(tu)层。通(tong)过控(kong)制(zhi)加入的Zn元素(su)的含(han)量(liang),研究分析(xi)了(le)Zn对于羟基(ji)磷(lin)灰(hui)石涂(tu)层结晶(jing)度、微观形貌、物相成(cheng)分及涂(tu)层与钛基(ji)体之间结合力(li)的影响(xiang)。

  本(ben)文(wen)以(yi)冶金轧(ya)辊耐(nai)(nai)磨(mo)复(fu)合(he)钢板(ban)表面埋弧堆(dui)(dui)(dui)焊(han)层(ceng)(ceng)为研究(jiu)对象,利(li)(li)(li)用(yong)(yong)体(ti)视显(xian)(xian)微镜(jing)(jing)、扫描(miao)电镜(jing)(jing)观察了耐(nai)(nai)磨(mo)复(fu)合(he)板(ban)堆(dui)(dui)(dui)焊(han)层(ceng)(ceng)裂(lie)纹及裂(lie)纹断(duan)口(kou)宏(hong)观形貌、微观形貌。利(li)(li)(li)用(yong)(yong)洛(luo)氏(shi)硬(ying)度(du)计测(ce)(ce)定(ding)堆(dui)(dui)(dui)焊(han)层(ceng)(ceng)、过(guo)渡(du)层(ceng)(ceng)和基(ji)体(ti)硬(ying)度(du)。利(li)(li)(li)用(yong)(yong)金相显(xian)(xian)微镜(jing)(jing)观察堆(dui)(dui)(dui)焊(han)层(ceng)(ceng)、过(guo)渡(du)层(ceng)(ceng)及基(ji)体(ti)金相组织。利(li)(li)(li)用(yong)(yong)XRD测(ce)(ce)定(ding)堆(dui)(dui)(dui)焊(han)层(ceng)(ceng)残余奥氏(shi)体(ti)量。利(li)(li)(li)用(yong)(yong)发(fa)射(she)光(guang)谱仪测(ce)(ce)定(ding)耐(nai)(nai)磨(mo)复(fu)合(he)钢板(ban)堆(dui)(dui)(dui)焊(han)层(ceng)(ceng)、过(guo)渡(du)层(ceng)(ceng)及基(ji)体(ti)材料化学(xue)成(cheng)分。利(li)(li)(li)用(yong)(yong)X射(she)线能谱仪测(ce)(ce)定(ding)断(duan)口(kou)表面微区化学(xue)成(cheng)分。通过(guo)上述方法(fa)确(que)定(ding)轧(ya)辊失效性质及失效原因(yin)。

  通(tong)过改变电(dian)解液(ye)主盐Ca(NO3)2和NH4H2PO4的浓度,研究了电(dian)解液(ye)浓度对于电(dian)化学沉积磷(lin)酸钙(gai)盐涂(tu)层产物的影响。

  结果发现：随着电解液浓度的逐渐升高,涂层产物的物相由(you)HAP逐渐向磷酸八(ba)钙(OCP)转(zhuan)变,同时(shi)微观(guan)形貌上观(guan)察到了(le)从纳(na)米(mi)级规则六边(bian)形棒状(zhuang)HAP晶体逐渐转(zhuan)变成微米(mi)级带状(zhuang)OCP晶体的过程。 

  本(ben)根据该件轧辊堆焊环境(jing),应(ying)用热-结(jie)构耦合法模拟轧辊焊缝及其附近区域(yu)堆焊降温(wen)过(guo)程中温(wen)度(du)场(chang),分析其轴(zhou)向、周(zhou)向和(he)径(jing)向热应(ying)力(li)场(chang)；并比(bi)较了不同焊接线能(neng)量输入下的(de)堆焊层热应(ying)力(li)场(chang)变化。 

  论(lun)文主要研究(jiu)结论(lun)如(ru)下： 

  (1)轧辊耐(nai)磨复(fu)合钢(gang)板(ban)堆焊(han)层(ceng)表面及(ji)(ji)纵向剖面堆焊(han)层(ceng)均观察到短裂(lie)纹(wen)和沿(yan)晶(jing)(jing)(jing)微(wei)裂(lie)纹(wen),横向剖面的堆焊(han)层(ceng)及(ji)(ji)母(mu)材均未观察到裂(lie)纹(wen)。短裂(lie)纹(wen)为结晶(jing)(jing)(jing)裂(lie)纹(wen)(长(zhang)度为1～10mm),位于焊(han)缝中*主要呈(cheng)横向。沿(yan)晶(jing)(jing)(jing)微(wei)裂(lie)纹(wen)为再(zai)热裂(lie)纹(wen),位于近缝区粗晶(jing)(jing)(jing)部位主要呈(cheng)横向穿越晶(jing)(jing)(jing)界铁素体。

  (2)堆焊(han)(han)层(ceng)(ceng)整(zheng)体P含量(liang)(0.025%)超过技术要求(qiu)和(he)枝(zhi)晶(jing)表(biao)面P(0.05-0.06%)、S(0.05-0.12%)含量(liang)过高是复合耐(nai)磨板堆焊(han)(han)层(ceng)(ceng)产(chan)生结晶(jing)裂纹(wen)的成分(fen)因素(su)。堆焊(han)(han)层(ceng)(ceng)材料(liao)含有较高含量(liang)的Mo、V等碳(tan)化(hua)物(wu)形成元(yuan)素(su)和(he)晶(jing)界弱化(hua)元(yuan)素(su)P(0.04%)、S(0.03%)是堆焊(han)(han)层(ceng)(ceng)产(chan)生再热裂纹(wen)的成分(fen)因素(su)。 

  (3)模拟轴(zhou)向(xiang)(xiang)(xiang)热(re)(re)应(ying)(ying)力(li)(li)峰(feng)值(zhi)(zhi)区(qu)位(wei)(wei)于(yu)(yu)轧(ya)辊焊(han)(han)缝中*,周(zhou)向(xiang)(xiang)(xiang)、径(jing)向(xiang)(xiang)(xiang)热(re)(re)应(ying)(ying)力(li)(li)峰(feng)值(zhi)(zhi)区(qu)位(wei)(wei)于(yu)(yu)轧(ya)辊热(re)(re)影响区(qu)。轴(zhou)向(xiang)(xiang)(xiang)热(re)(re)应(ying)(ying)力(li)(li)(242MPa,1100℃)远(yuan)大于(yu)(yu)周(zhou)向(xiang)(xiang)(xiang)热(re)(re)应(ying)(ying)力(li)(li)(171MPa,1100℃)和径(jing)向(xiang)(xiang)(xiang)热(re)(re)应(ying)(ying)力(li)(li)(48MPa,1100℃)。轴(zhou)向(xiang)(xiang)(xiang)热(re)(re)应(ying)(ying)力(li)(li)较大,且(qie)热(re)(re)应(ying)(ying)力(li)(li)峰(feng)值(zhi)(zhi)区(qu)出现在轧(ya)辊焊(han)(han)缝中*是堆(dui)焊(han)(han)层发(fa)生横向(xiang)(xiang)(xiang)开裂的力(li)(li)学因素。 

  (4)模(mo)拟热(re)应力(li)随着焊道宽度减小而减小,即热(re)应力(li)随焊接线(xian)能量输入减少而减小。减小焊接线(xian)能量输入能避免堆焊热(re)应力(li)过大。

  实验得(de)出：随着电解液(ye)中(zhong)Zn含量(liang)的(de)增加,沉积得(de)*的(de)HAP晶(jing)体的(de)结(jie)晶(jing)度(du)逐(zhu)(zhu)渐(jian)降低,晶(jing)体平均尺(chi)寸逐(zhu)(zhu)渐(jian)减小。当Zn含量(liang)达到(dao)25mol%(Zn/(Zn+Ca))时,沉积不再得(de)*Zn-HAP晶(jing)体。同时随着Zn含量(liang)的(de)增加,涂层规则六(liu)边形微观形貌特征(zheng)逐(zhu)(zhu)渐(jian)消失,涂层与钛基体之间的(de)结(jie)合(he)力逐(zhu)(zhu)渐(jian)增大。

  此外,本文还从热力(li)学角度上(shang)分析了复合耐磨钢板浓(nong)(nong)度变化导致(zhi)的(de)(de)这(zhei)种(zhong)转变的(de)(de)内在原因。 通(tong)过控制不同电解液浓(nong)(nong)度沉积(ji)(ji)过程的(de)(de)沉积(ji)(ji)时间,从微观形貌上(shang)去初步(bu)揭示了电化学沉积(ji)(ji)法制备(bei)HAP及OCP的(de)(de)形成机理(li)。

  文中提出：低电解(jie)(jie)(jie)液浓(nong)度(du)(c(Ca2+)=1.2×10-3mol/L)下沉积(ji)初期(qi)得*的是(shi)(shi)薄片(pian)(pian)状的OCP晶体(ti),随着沉积(ji)的进行(xing),其通过(guo)固—固转变的方式转变成(cheng)HAP晶体(ti)；电解(jie)(jie)(jie)液浓(nong)度(du)在(zai)一(yi)定范围内时(c(Ca2+)=2.4×10-3mol/L～3.6×10-3mol/L),沉积(ji)得*的是(shi)(shi)结晶度(du)较(jiao)低的HAP晶体(ti),其是(shi)(shi)通过(guo)沉积(ji)初期(qi)的纳米(mi)小颗粒在(zai)薄片(pian)(pian)状OCP前躯(qu)体(ti)表面(mian)定向粘附形成(cheng),属于非经典形核方式；当(dang)电解(jie)(jie)(jie)液浓(nong)度(du)较(jiao)高(c(Ca2+)4.8×10-3mol/L)时,形成(cheng)的OCP晶体(ti)则是(shi)(shi)通过(guo)经典形核理论的层—层反应生成(cheng)。