本文選題：氧乙炔熱噴涂 + 高鋁青銅涂層��； 參考：《廣東工業(yè)大學(xué)》2016年碩士論文

【摘要】：鋁青銅具備銅合金的優(yōu)異性能,同時還具有高強度、高硬度、高減摩耐磨性、良好的耐腐蝕性等,一般應(yīng)用在拉伸模具、閥門材料、壓制模具、發(fā)電廠等現(xiàn)代工藝領(lǐng)域中。然而,隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,先前研究的一些Al含量較低的鋁青銅合金已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能夠滿足如今的使用需求,并且發(fā)現(xiàn)在基體上制備鋁青銅涂層能夠有效改善工件性能,這使得開發(fā)新型高鋁青銅涂層具備重大的現(xiàn)實意義。鋁青銅合金經(jīng)固溶處理+時效處理能夠起到消除殘余應(yīng)力及強化合金性能及組織的作用,因此,如何強化新型高鋁青銅涂層具有一定的研究價值。本文通過氧乙炔熱噴涂技術(shù)在45鋼基體上制備Cu-10Al-X、 Cu-15Al-X和Cu-20Al-X三種不同A1含量的高鋁青銅熱噴涂涂層,并通過固溶時效處理對三種涂層進行后續(xù)熱處理強化。試驗通過不同固溶處理溫度與時間、不同冷卻方式及不同時效處理溫度與時間研究了其對涂層組織結(jié)構(gòu)、顯微硬度和摩擦磨損性能的影響,確定了最佳工藝條件,制備出不同鋁含量的涂層。試驗采用了倒置金相顯微鏡和掃描電鏡(SEM)表征涂層組織形貌、厚度及結(jié)合情況、EDS能譜儀與X射線衍射儀(XRD)分析涂層的物相結(jié)構(gòu)、顯微硬度計測量涂層顯微硬度和表面綜合測試性能儀檢測涂層摩擦學(xué)特性,研究所得主要結(jié)論如下：固溶處理：Cu-10Al-X涂層、Cu-15Al-X涂層在600℃/0.5h固溶處理后空冷及Cu-20Al-X涂層在800℃/0.5h固溶處理后空冷組織發(fā)生了變化且硬質(zhì)相多于其他條件,β相(Cu3Al)溶解生成其同素異構(gòu)體β、馬氏體(Cu3Al2相)、α-Cu相相對減少,生成了一定的硬質(zhì)相從而強化涂層。涂層顯微硬度得到提升,其中Cu-15A1-X涂層提升幅度最大,并在600℃/0.5h條件下固溶處理得到了比較明顯的強化,顯微硬度從固溶前的159.15HV01提高到固溶處理后的258.53HV0.1,主要存在固溶強化、馬氏體相變強化及過剩相強化等強化機制,水冷涂層強化效果不如空冷涂層。時效處理：涂層在上述條件下固溶后空冷、400℃/1h時效處理組織與性能要優(yōu)于其他時效條件。涂層主量相為α-Cu相、以Cu9Al4及Cu4Al相為代表的γ2相、β相(Cu3Al)、Al65Cu20Fe15等含F(xiàn)e元素的硬質(zhì)K相及致密的氧化膜Al203相,次量相為β、馬氏體(Cu3Al2相)、Al-Ni相Al4Ni3等)及Cu20等。這些K相是由45鋼基體中Fe擴散到涂層中形成的。涂層中硬質(zhì)相形態(tài)表現(xiàn)為黑色區(qū)域中的流線型居多,其中Cu-15Al-X涂層硬質(zhì)相含量多于其他兩種涂層,析出更多Cu-Al相,其顯微硬度提高到最大289.81HV0.1，，三種涂層主要強化機制是時效沉淀強化、相變強化、過剩相強化、晶粒細(xì)化,水冷后涂層強化機制為時效強化及過剩相強化。涂層摩擦學(xué)性能：涂層摩擦磨損試驗條件為時間15min、載荷50N、轉(zhuǎn)速500r/min和滑動距離5mm,其表現(xiàn)為良好的減磨耐磨性,并優(yōu)于其他試驗條件。 (1)干摩擦條件下摩擦磨損：熱處理條件為600℃/0.5h固溶處理后空冷、400℃/1h時效處理時,Cu-15Al一X涂層摩擦系數(shù)最低為0.42,要小于其他兩種系列的涂層、固溶后空冷涂層及熱處理前的涂層,改善了涂層減摩性；其磨損率也是三種系列涂層中最低的,大約為3.3×10-5mm3/Nm,說明涂層耐磨性得到提高。主要磨損形式為磨粒磨損和粘著磨損； (2)濕摩擦條件下摩擦磨損：在與干摩擦相同的磨損條件下添加861-136-E02潤滑液使涂層減摩耐磨性能得到進一步的改善。Cu-15Al-X涂層摩擦系數(shù)降低到0.10,磨損率下降到0.18×10-5mm3/Nm。主要磨損形式為粘著磨損。
[Abstract]:Aluminum bronze copper alloy with excellent performance, but also has high strength, high hardness, high friction and abrasion resistance, good corrosion resistance, generally used in drawing die, valve material, mould pressing, power plants and other fields of modern technology. However, with the development of science and technology, aluminum bronze alloy Al in the previous study low can not meet today's needs, and found that the preparation of aluminum bronze coating can effectively improve the performance of the work in the matrix, which makes the development of a new type of high aluminum bronze coating has great practical significance. The aluminum bronze alloy after solution treatment and aging treatment can eliminate stress and strengthen the organization and properties of the alloy, the residual therefore, how to strengthen the new type of high aluminum bronze coating has certain research value. This paper by oxyacetylene thermal spraying technology to prepare Cu-10Al-X on the 45 steel substrate, Cu-15Al- High aluminum bronze heat with different content of A1 three X and Cu-20Al-X coatings, and the solid solution and aging treatment of three kinds of coatings for subsequent heat treatment. Through the experiment of different solid solution treatment temperature and time, different cooling methods and different aging temperature and time on the microstructure of the coating, micro hardness and impact the friction and wear properties, the optimum technological conditions are determined. The coatings were prepared with different Al content. The experiment using inverted microscope and scanning electron microscope (SEM) tissue characterization of the morphology of the coating thickness, and combination, EDS spectrometer and X ray diffraction (XRD) analysis of the coating phase structure, micro hardness tester measurement of coating hardness and Tribological Properties of surface comprehensive performance test instrument for measurement of coatings, the main results are as follows: solid solution: Cu-10Al-X coating, Cu-15Al-X coating at 600 DEG /0.5h after solution treatment time Cold and Cu-20Al-X coating at 800 DEG /0.5h after solution treatment, air cooling structure has changed and the hard phase than the other conditions, the beta phase (Cu3Al) dissolved to generate allotrope of beta martensite (Cu3Al2), a -Cu phase is relatively reduced, generating a hard phase to strengthen coating coating microstructure. The hardness increased, Cu-15A1-X coating increased the most, and at 600 DEG /0.5h under the condition of solution treatment has been enhanced obviously, the microhardness of the solution before 159.15HV01 increased to 258.53HV0.1 after solution treatment, mainly solid solution strengthening, martensitic transformation hardening and excess phase strengthening strengthening mechanism, water cooling the strengthening effect of air cooling as coating coating. Coating aging: air cooling solution under the above conditions, /1h 400 degrees of aging treatment on Microstructure and properties is better than the other. The main content is the coating aging conditions for a -Cu phase, with Cu9Al4 and Cu4Al as On behalf of the gamma beta phase 2 phase (Cu3Al), K Al65Cu20Fe15 Fe containing elements of hard phase and dense oxide film of Al203 phase, volume phase beta, martensite (Cu3Al2), Al-Ni Al4Ni3) and Cu20. The K is composed of 45 steel matrix to the diffusion of Fe coating the formation of the coating. The hard phase morphology showed black area in the streamlined majority, Cu-15Al-X coated carbide phase content more than the other two kinds of coatings, more precipitation of Cu-Al phase, improve the micro hardness up to 289.81HV0.1, three kinds of coating is the main strengthening mechanism of precipitation strengthening, transformation strengthening, surplus strengthening, grain refinement. After the water coating strengthening mechanism for ageing strengthening and surplus strengthening. The tribological properties of coating: coating friction and wear test conditions for 15min, load 50N, speed 500r/min and sliding distance of 5mm, the performance of grinding wear resistance is good, and better than the other test conditions (1. ) under dry sliding friction and wear, heat treatment conditions for air-cooled 600 DEG /0.5h after solid solution treatment, aging treatment at 400 DEG /1h, the friction coefficient of Cu-15Al coating X coating for a minimum of 0.42, far less than the other two kinds of coating, air cooling and heat treatment before coating solution, coating were improved antifriction; the wear rate is the lowest in the three series of coating, about 3.3 * 10-5mm3/Nm, indicating the coating wear resistance is improved. The main wear form of abrasive wear and adhesive wear; (2) under the condition of wet friction friction and wear in dry friction and wear the same under the condition of adding 861-136-E02 lubricating fluid to the coating properties of antifriction and wear resistance are improved.Cu-15Al-X coating friction coefficient is reduced to 0.10, the wear rate decreased to 0.18 * 10-5mm3/Nm. the main wear form is adhesive wear.

【學(xué)位授予單位】：廣東工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG174.4;TG156.9

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