金屬材料在表現(xiàn)出優(yōu)異的性能的同時(shí),也存在使用過(guò)程中容易受到氣、水及某些化學(xué)介質(zhì)的腐蝕、因相互運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生磨損、因工作溫度過(guò)高而發(fā)生氧化等缺點(diǎn)。金屬基陶瓷涂層融合了金屬材料和陶瓷材料優(yōu)點(diǎn),既能滿足韌性高和成型性好的要求,又能適應(yīng)隔熱、耐高溫、抗磨損、耐腐蝕的工況要求。發(fā)展金屬基陶瓷涂層等表面保護(hù)和表面強(qiáng)化技術(shù),對(duì)提高產(chǎn)品在高溫、高速、高壓和惡劣的工況條件下的耐磨和耐腐蝕性具有重要的工程意義。在冶金、熱電工業(yè)行業(yè),許多設(shè)備和管道的服役狀況非常惡劣。為解決這些問(wèn)題,國(guó)內(nèi)外學(xué)者提出了制備搪瓷涂層和微晶玻璃涂層的思路,為提高其抗沖蝕磨損進(jìn)行了有價(jià)值的探索。但是,由于涂層韌性差的問(wèn)題未得到解決,這些措施具有很大的局限性。本文基于Li2O-ZnO-Al2O3-SiO2（LZAS）系微晶玻璃的熱膨脹系數(shù)范圍很寬（36-20×10-6K-1）和軟化溫度較低的特點(diǎn),根據(jù)功能梯度材料的原理,提出了用Y-TZP/LZAS微晶玻璃功能梯度涂層解決微晶玻璃涂層低韌性問(wèn)題的新思路,本文為解決金屬基微晶玻璃涂層強(qiáng)韌化問(wèn)題提供了科學(xué)依據(jù),對(duì)發(fā)展金屬基陶瓷涂層等表面保護(hù)和強(qiáng)化技術(shù)具有重要意義。本文采用燒結(jié)法制備了LZAS系... 

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【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 金屬基陶瓷涂層
        1.1.1 金屬基陶瓷涂層的運(yùn)用
        1.1.2 金屬基陶瓷涂層的制備方法
            1.1.2.1 噴涂法
            1.1.2.2 化學(xué)氣相沉積法
            1.1.2.3 物理氣相沉積法
            1.1.2.4 溶膠-凝膠法
            1.1.2.5 高溫燃燒合成法(SHS)
            1.1.2.6 電沉積陶瓷涂層
            1.1.2.7 有機(jī)膠粘陶瓷涂層
            1.1.2.8 高溫熔燒法
    1.2 金屬基微晶玻璃涂層
        1.2.1 微晶玻璃的種類及制備方法
        1.2.2 金屬基微晶玻璃涂層技術(shù)及應(yīng)用
        1.2.3 金屬基微晶玻璃涂層的制備條件與制備方法
            1.2.3.1 金屬基微晶玻璃涂層的制備條件
            1.2.3.2 金屬基微晶玻璃涂層的制備方法
    1.3 微晶玻璃涂層的強(qiáng)韌化
        1.3.1 微晶玻璃增韌技術(shù)
            1.3.1.1 彌散強(qiáng)化增韌
            1.3.1.2 氧化鋯增韌
            1.3.1.3 纖維、晶須補(bǔ)強(qiáng)增韌
            1.3.1.4 表面強(qiáng)化增韌
    1.4 功能梯度材料
    1.5 與鋼復(fù)合的微晶玻璃種類
    1.6 論文的主要研究?jī)?nèi)容
        1.6.1 存在的問(wèn)題及課題的提出
        1.6.2 論文的主要研究?jī)?nèi)容
第二章 實(shí)驗(yàn)設(shè)備與研究方法
    2.1 實(shí)驗(yàn)所需原材料及儀器設(shè)備
    2.2 樣品的制備
        2.2.1 基礎(chǔ)玻璃粉的制備
        2.2.2 塊狀樣品的制備
    2.3 樣品的分析與測(cè)試
        2.3.1 差熱分析
        2.3.2 粉體粒徑分布分析
        2.3.3 致密度分析
        2.3.4 結(jié)晶度分析
        2.3.5 熱膨脹系數(shù)的測(cè)定
        2.3.6 三點(diǎn)彎曲強(qiáng)度測(cè)定
        2.3.7 彈性模量測(cè)定
        2.3.8 顯微硬度測(cè)定
        2.3.9 斷裂韌性測(cè)定
        2.3.10 涂層殘余應(yīng)力測(cè)試
        2.3.11 基礎(chǔ)玻璃粘度測(cè)定
        2.3.12 基礎(chǔ)玻璃潤(rùn)濕角測(cè)定
    2.4 材料的組織結(jié)構(gòu)分析
        2.4.1 XRD物相分析
        2.4.2 微觀結(jié)構(gòu)分析
第三章 燒結(jié)法制備LZAS系微晶玻璃研究
    3.1 基礎(chǔ)玻璃的組分設(shè)計(jì)
    3.2 LZAS系微晶玻璃的熱處理制度
        3.2.1 基礎(chǔ)玻璃的制備
        3.2.2 微晶玻璃的制備
        3.2.3 兩步法熱處理制度的確定
        3.2.4 LZAS微晶玻璃物相和結(jié)晶度分析
            3.2.4.1 核化溫度與物相和結(jié)晶度的關(guān)系
            3.2.4.2 核化時(shí)間與物相和結(jié)晶度的關(guān)系
            3.2.4.3 晶化溫度與物相的關(guān)系
            3.2.4.4 晶化溫度對(duì)微觀結(jié)構(gòu)的影響
        3.2.5 兩步和一步熱處理制度對(duì)析出相、微觀結(jié)構(gòu)的影響
    3.3 LZAS系微晶玻璃的燒結(jié)特性
        3.3.1 LZAS微晶玻璃的燒結(jié)行為
        3.3.2 燒結(jié)溫度對(duì)物相的影響
        3.3.3 燒結(jié)溫度對(duì)微觀結(jié)構(gòu)的影響
        3.3.4 LZAS微晶玻璃的燒結(jié)機(jī)理
    3.4 小結(jié)
第四章 添加Y-TZP的LZAS系微晶玻璃的制備和性能研究
    4.1 Y-TZP/LZAS復(fù)合材料的成分設(shè)計(jì)與制備工藝
        4.1.1 Y-TZP/LZAS復(fù)合材料的成分設(shè)計(jì)
        4.1.2 Y-TZP/LZAS復(fù)合材料的制備工藝
    4.2 Y-TZP/LZAS復(fù)合材料的燒結(jié)行為
    4.3 Y-TZP/LZAS復(fù)合材料的燒結(jié)動(dòng)力學(xué)
    4.4 3Y-TZP對(duì)微晶玻璃相組成及相變過(guò)程的影響
    4.5 Y-TZP/LZAS復(fù)合材料的微觀結(jié)構(gòu)
    4.6 Y-TZP含量對(duì)復(fù)合材料力學(xué)性能的影響
    4.7 Y-TZP/LZAS復(fù)合材料的強(qiáng)韌化機(jī)制
        4.7.1 彌散增韌機(jī)制
        4.7.2 相變?cè)鲰g機(jī)制
    4.8 小結(jié)
第五章 Y-TZP/LZAS系微晶玻璃梯度涂層的應(yīng)力分析
    5.1 Y-TZP/LZAS微晶玻璃功能梯度涂層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
    5.2 Y-TZP/LZAS微晶玻璃功能梯度涂層的設(shè)計(jì)理論
        5.2.1 梯度涂層的應(yīng)力計(jì)算
            5.2.1.1 梯度涂層殘余熱應(yīng)力的計(jì)算
            5.2.1.2 梯度涂層接觸應(yīng)力的計(jì)算
        5.2.2 梯度涂層的物理模型
        5.2.3 梯度涂層組成分布模型
        5.2.4 梯度涂層的物性參數(shù)模型
        5.2.5 梯度涂層中3Y-TZP體積分?jǐn)?shù)的上下限確定
    5.3 Y-TZP/LZAS微晶玻璃功能梯度涂層殘余熱應(yīng)力的數(shù)值模擬
        5.3.1 梯度涂層殘余熱應(yīng)力分析的有限元模型
            5.3.1.1 幾何模型
            5.3.1.2 有限元網(wǎng)格劃分
            5.3.1.3 約束條件和邊界條件
        5.3.2 有限元模擬結(jié)果
            5.3.2.1 組成分布指數(shù)對(duì)涂層殘余熱應(yīng)力的影響
            5.3.2.2 梯度層數(shù)對(duì)涂層殘余熱應(yīng)力的影響
            5.3.2.3 涂層厚度對(duì)涂層殘余熱應(yīng)力的影響
            5.3.2.4 梯度組分差對(duì)涂層殘余應(yīng)力的影響
            5.3.2.5 殘余應(yīng)力的分布
    5.4 梯度涂層接觸應(yīng)力的數(shù)值模擬
        5.4.1 JOHNSON接觸理論模型
        5.4.2 接觸應(yīng)力有限元模型的建立及評(píng)估
        5.4.3 接觸應(yīng)力的數(shù)值模擬結(jié)果
            5.4.3.1 涂層接觸應(yīng)力的分布
            5.4.3.2 梯度層數(shù)對(duì)接觸應(yīng)力的影響
            5.4.3.3 梯度層厚對(duì)接觸應(yīng)力的影響
            5.4.3.4 3Y-TZP體積組分差對(duì)接觸應(yīng)力的影響
    5.5 小結(jié)
第六章 Y-TZP/LZAS梯度涂層的制備、組織結(jié)構(gòu)及性能
    6.1 Y-TZP/LZAS梯度涂層的制備工藝流程
    6.2 Y-TZP/LZAS微晶玻璃梯度涂層的制備
        6.2.1 涂燒溫度對(duì)LZAS微晶玻璃粘度的影響
        6.2.2 涂燒溫度對(duì)LZAS微晶玻璃潤(rùn)濕性能的影響
        6.2.3 鋼基體的預(yù)處理
        6.2.4 漿料的制備
        6.2.5 Y-TZP/LZAS微晶玻璃梯度涂層的涂燒制度
    6.3 Y-TZP/LZAS微晶玻璃梯度涂層的物相及顯微結(jié)構(gòu)
    6.4 Y-TZP/LZAS微晶玻璃梯度涂層的性能
        6.4.1 涂層的顯微硬度
        6.4.2 涂層的斷裂韌性
        6.4.3 涂層的結(jié)合強(qiáng)度
    6.5 小結(jié)
第七章 結(jié)論
    7.1 結(jié)論
    7.2 論文創(chuàng)新點(diǎn)
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Y-TZP/LZAS微晶玻璃功能梯度涂層殘余應(yīng)力的有限元分析[J]. 龔偉,周黎明,王恩澤.  材料研究學(xué)報(bào). 2014(10)
[2]Q235鋼基體LZAS微晶玻璃/Y-TZP梯度涂層接觸應(yīng)力的數(shù)值模擬[J]. 龔偉,周黎明,王恩澤,白朝中.  材料工程. 2014(09)
[3]Y-TZP/LZAS微晶玻璃功能梯度涂層殘余應(yīng)力分析[J]. 龔偉,周黎明,王恩澤.  功能材料. 2014(17)
[4]鎂合金表面介孔45S5生物玻璃陶瓷涂層的制備及體外降解性能[J]. 黃凱,蔡舒,任萌果,王雪欣,張睿悅.  硅酸鹽學(xué)報(bào). 2014(07)
[5]Q235鋼基體表面微晶玻璃功能梯度涂層的殘余應(yīng)力分析[J]. 周黎明,龔偉,王恩澤,韓騰.  金屬熱處理. 2014(05)
[6]料漿噴涂制備SiO2-BaO-CaO-MgO-ZnO-MoO3微晶玻璃涂層的抗熱震性能[J]. 周宏明,賈洋,譚笛,李薦.  中南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2014(04)
[7]Q235鋼基體表面微晶玻璃功能梯度涂層接觸應(yīng)力的數(shù)值模擬[J]. 龔偉,周黎明,王恩澤,白朝中,韓騰.  中國(guó)表面工程. 2014(02)
[8]料漿噴涂微晶玻璃涂層的微觀組織結(jié)構(gòu)及其抗氧化性能[J]. 周宏明,賈洋,李薦,譚笛.  中南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2014(01)
[9]BaO-CaO-Al2O3-B2O3-SiO2微晶玻璃對(duì)大面積平板式IT-SOFC的封接性能[J]. 羅凌虹,黃祖志,吳也凡,程丹,孫良良,程亮,石紀(jì)軍.  硅酸鹽學(xué)報(bào). 2014(01)
[10]Al2O3/SiO2比對(duì)高鋁型鈉鈣硅玻璃黏度及料性的影響（英文）[J]. 肖子凡,程金樹,吳昊.  硅酸鹽學(xué)報(bào). 2012(07)

博士論文
[1]低溫?zé)Y(jié)BaO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃的析晶特性及其應(yīng)用研究[D]. 蘆玉峰.國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2007
[2]微晶玻璃結(jié)合劑的研制及其金剛石界面結(jié)合機(jī)理研究[D]. 張小福.中南大學(xué) 2007
[3]梯度陶瓷噴嘴的設(shè)計(jì)理論及其應(yīng)用研究[D]. 劉莉莉.山東大學(xué) 2006
[4]氧化鋯基復(fù)合陶瓷紡織剪刀材料的研制及其應(yīng)用基礎(chǔ)研究[D]. 孫靜.山東大學(xué) 2005
[5]新型陶瓷噴砂嘴的研究開發(fā)及其沖蝕磨損機(jī)理研究[D]. 馮益華.山東大學(xué) 2003
[6]電泳共沉積—燒結(jié)法制備鈦合金表面生物活性梯度陶瓷涂層的研究[D]. 陳曉明.武漢理工大學(xué) 2002

碩士論文
[1]Q235鋼在兩相區(qū)的熱軋模擬研究[D]. 張航.重慶大學(xué) 2014
[2]原位燒結(jié)合成（Ti，V）C/Fe復(fù)合材料的微觀結(jié)構(gòu)與熱處理研究[D]. 龔偉.四川大學(xué) 2007
[3]微晶玻璃/金屬?gòu)?fù)合新型裝飾材料的研究[D]. 吳國(guó)燕.武漢理工大學(xué) 2005



本文編號(hào)：3663324