三维网络结构SiC-Fe复合材料制备及腐蚀性能研究

传统钢铁材料难以满足深井开采严苛的腐蚀环境,亟需开发具有良好耐蚀性的新材料.SiC陶瓷具有优异的耐蚀性,因此探讨了以SiC为原材料的复合材料的制备及耐蚀性.以SiC、Al2O3、SiO2为原材料采用有机泡沫浸渍法制备出三维网络结构SiC陶瓷,并采用浇铸工艺制备三维网络结构SiC-Fe复合材料,采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪等对SiC-Fe复合材料组织结构及物相进行分析,通过电化学试验、浸泡试验对SiC-Fe复合材料的耐蚀性进行表征,并分析其耐腐蚀机制.结果表明:SiC-Fe复合材料中SiC陶瓷增强体与高铬铸铁基体之间未发生元素扩散,界面结合方式为机械结合,基体中主要物相有奥氏体和碳化物,陶瓷增强体中主要为六方结构SiC和Al2O3;SiC陶瓷增强体的加入使高铬铸铁的腐蚀电流由4.189×10-3 A/cm2降至3.353×10-3 A/cm2,电荷转移电阻从7 309Ω.cm2增大至11 881 Ω·cm2,电容值从1.994×10-4 F/cm2降至1.974×10-5 F/cm2,使整体的耐蚀性得到了提高.浸泡试验表明,SiC-Fe复合材料的腐蚀主要发生在高铬铸铁基体部分,界面及SiC陶瓷增强体处不易发生腐蚀;与纯高铬铸铁材料相比,SiC-Fe复合材料点蚀产生的时间较晚且腐蚀程度相对较轻.研究成果为复合材料在煤矿深井开采装备的应用提供重要理论依据.