微喷丸强化提升HVOF喷涂Inconel 625涂层的腐蚀-磨损抗性研究

本研究探讨了微喷丸处理（MSP）对高速氧燃料（HVOF）喷涂Inconel 625涂层在腐蚀-磨损协同作用下的性能优化机制。通过调控MSP压力（2–4 atm）与时间（30–90 s），在5 wt% NaCl溶液中开展球-盘磨损实验，发现MSP诱导表层纳米晶化、残余压应力和应变硬化，显著提升耐磨性并降低摩擦系数，为苛刻环境下的涂层工程应用提供创新表面改性策略。

　　

Highlight

微喷丸处理（MSP）通过引入残余压应力和应变硬化效应，在HVOF喷涂的Inconel 625涂层表面形成纳米晶强化层，显著提升其在氯化钠环境下的腐蚀-磨损协同抗性。

Coating microstructure

图3展示了经抛光处理（AP）的Inconel 625涂层的微观结构特征，包括表面和截面形貌。图3a和3b通过背散射电子（BSE）探测器呈现的SEM图像分别显示了涂层表面和截面的形态。图3c和3d展示了取自涂层表面附近区域的电子背散射衍射（EBSD）结果，包括带对比度图像和逆极图（IPF）。如图3a所示，涂层表面呈现典型的HVOF喷涂特征，存在部分未熔融颗粒和微小孔隙，但整体致密性较高。截面分析（图3b）显示涂层与基体结合良好，无明显界面缺陷。EBSD分析进一步揭示了表层晶粒的取向分布和应变状态，为后续MSP处理的微观结构演变提供了基础参照。

Discussion

本研究系统探讨了MSP对HVOF喷涂Inconel 625涂层表面特性及腐蚀-磨损行为的影响。MSP处理后，涂层表面出现典型的圆形压痕（图4），这是高速弹丸撞击诱发塑性变形的特征形貌。在所有MSP参数下均未观察到微裂纹或涂层剥落，表明其引起的变形处于涂层耐受范围内。MSP通过剧烈塑性变形促使表层晶粒细化，形成纳米晶结构，同时引入梯度分布的残余压应力。这些微观结构变化有效提升了涂层抗剪切能力和耐磨损性能。在含氯离子环境中，MSP的改善作用主要体现于磨损抗性的提升，而非腐蚀行为的显著改变。更高强度的MSP处理（如4 atm/90 s）可进一步增加残余应力、表面硬度和纳米晶层厚度，从而协同增强腐蚀-磨损抗性。

Conclusions

本研究对HVOF喷涂Inconel 625涂层进行不同参数（压力和持续时间）的MSP处理，并通过5 wt% NaCl溶液中的球-盘实验评估其腐蚀-磨损行为。根据结果可得出以下结论：

1. 1.
   MSP引入附加残余压应力并诱发涂层表面剧烈塑性变形，导致应变硬化并促进连续动态再结晶，形成纳米晶表层。
2. 2.
   MSP处理仅轻微增加表面粗糙度（Sa < 3 μm），但显著提高表面硬度和耐磨性。
3. 3.
   在腐蚀-磨损测试中，摩擦系数随MSP强度增加而降低，表明表面抗剪切能力增强。
4. 4.
   在氯离子环境中，MSP的益处主要源于磨损抗性提升，而非腐蚀行为改变。
   综上，MSP是一种可控且实用的后处理技术，可有效延长HVOF喷涂Inconel 625涂层在苛刻环境中的服役寿命。