文 献 综 述

铝添加量对机械合金化制备316不锈钢表面Ni-Ti涂层的影响研究

1 课题研究背景及意义

不锈钢材料具有良好的塑性、韧性及耐腐蚀性能，在日常生活及生产中被广泛使用，尤其在各种供水循环及输送系统中，不锈钢更是被认定为优良的管材。近年来被认为不易被腐蚀的不锈钢管道却频繁发生腐蚀失效，严重的甚至发生泄漏事故^[1-5]。不锈钢材料抗腐蚀特性的根本，源于铬元素会与外界的氧作用在其表面形成一层很薄的氧化膜（自钝化膜），这一层氧化膜可阻止钢基体进一步腐蚀。然而，在实际工况下，外部环境过于复杂，由于安装、使用不当，氧化铬薄膜可能会被破坏，进而在不锈钢表面形成薄弱环节。如果外部接触介质中存在易对不锈钢材料侵蚀的卤族元素（尤其是氯离子），那么不锈钢管道表面的”薄弱”位置就极易发生点蚀、晶间腐蚀等破坏^[6]。

奥氏体不锈钢由于具有良好的机械性能和抗腐蚀性能，被广泛用于石油、化工、电力、原子能和核电领域^[7-8]。316L不锈钢已经成为核电站一回路主管道和堆芯构件的首选材料，其可靠性对核电站的安全及寿命有着至关重要的影响。大量研究表明316L 等奥氏体不锈钢耐局部腐蚀性能较差，尤其是在含有硫、氯等侵蚀性离子的环境中，往往易出现点蚀、缝隙腐蚀以及氯致应力腐蚀开裂( stress corrosion cracking，SCC) 等^[8-10]引起设备和管道的过早破坏与失效，甚至发生灾难性事故^[11]。

因此，本研究将采用机械合金化技术，以高纯度的Ti、Ni和少量Al作为原始粉末，在316不锈钢表面制备Ni-Ti涂层，以提高不锈钢表面的耐磨耐蚀性能，并研究Al的添加量对涂层的耐磨耐蚀性能的影响。

2 Ni-Ti涂层的耐磨耐蚀性能

Ni-Ti合金具有超弹性和优良的耐磨耐腐蚀性能，是理想的抗空泡腐蚀材料。但 Ni-Ti合金工件的制备工艺非常复杂，加工难度大，可焊性较差，制备成本高。在实际应用中，金属构件的磨损或腐蚀往往发生在材料表面，采用涂层技术制备性能优异的Ti-Ni涂层可以大大降低成本。钛及钛合金高温下和大气环境下的氧、氮具有较强的亲和力，因此需要在真空或者惰性气氛下沉积Ti-Ni涂层^[12]。

2.1 Ni-Ti涂层的耐磨性

Ni-Ti合金的硬度值并不高,但它具有优良的耐磨性能,其原因可归结为以下几点: