本文選題：Al-Si合金 + CPED熱防護(hù)涂層　； 參考：《西安工業(yè)大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：本文采用納米微結(jié)構(gòu)材料(ZrO_2納米棒、碳納米管)誘導(dǎo)陰極等離子體放電,通過陰極等離子體電解沉積(Cathodic Plasma Electrolytic Deposition,CPED)技術(shù)在Al-Si合金表面制備改性的熱防護(hù)涂層。研究ZrO_2納米棒、碳納米管及氯鉑酸對CPED陶瓷層組織形貌、物相、斷裂韌性、抗彎強(qiáng)度、隔熱性能和熱沖擊性能的影響,探究組織及性能演變規(guī)律,并探討其參與CPED過程的成膜機(jī)理;研究預(yù)制阻擋膜對CPED成膜過程、微觀形貌、物相和隔熱性能的影響及等離子體放電行為和機(jī)理。通過SEM和XRD分別對陶瓷層的形貌特征及物相組成進(jìn)行表征;采用渦流測厚儀、電子萬能試驗(yàn)機(jī)、自制隔熱測試裝置及熱沖擊設(shè)備分別對陶瓷層的厚度、斷裂韌性、隔熱性能和抗熱沖擊性能進(jìn)行評價(jià);運(yùn)用高速視頻攝像機(jī)獲取等離子體火花放電狀態(tài),通過ANSYS軟件模擬放電通道內(nèi)及附近區(qū)域的溫度場分布,研究等離子體放電機(jī)理。通過ANSYS軟件模擬計(jì)算發(fā)現(xiàn),CPED制備涂層過程中等離子體放電通道內(nèi)部的溫度明顯高于PEO(Plasma Electrolytic Oxidation,PEO)制備涂層過程中等離子體放電通道內(nèi)的溫度,但均超過5500℃。CPED等離子放電比PEO等離子體放電產(chǎn)生更高的能量、反應(yīng)更為劇烈。通過對預(yù)制膜厚度的研究發(fā)現(xiàn),預(yù)制膜厚度為9μm時(shí),陶瓷涂層的放電通道數(shù)目更多、涂層更為均勻,較快出現(xiàn)高溫穩(wěn)定相Zr3Y4O12,可以更好地促進(jìn)等離子體放電,隔熱性能更好。與傳統(tǒng)電解液相比,ZrO_2納米棒、碳納米管及氯鉑酸的加入可以降低起弧電壓,促進(jìn)陰極等離子體微弧放電,提高陶瓷涂層表面放電通道數(shù)目;由XRD圖譜分析可知,涂層主要物相有α-Al2O3、SiO_2、t-ZrO_2和Zr3Y4O12;隨著氯鉑酸濃度的增大,Pt的衍射峰增強(qiáng),涂層中Pt顆粒的含量增加。隨著引入的ZrO_2納米棒水熱時(shí)間的增長,CPED陶瓷涂層隔熱性能提高;隨著電解液中加入碳納米管濃度的增加,CPED陶瓷層的隔熱溫度先升高再降低;而隨著加入氯鉑酸濃度的增大,涂層隔熱溫度先呈現(xiàn)上升的趨勢,達(dá)到0.16g/L濃度時(shí)隔熱溫度基本保持不變。500次熱沖擊性能測試結(jié)果表明,CPED陶瓷涂層均具備較好的熱沖擊性能。與普通的鋯釔鹽體系相比,引入ZrO_2納米棒、碳納米管、氯鉑酸,可以提高陶瓷涂層的韌性。隨著引入的氧化鋯納米棒水熱時(shí)間的增長,涂層的斷裂韌性先增大后減小,引入水熱24h條件下的氧化鋯納米棒得到的CPED陶瓷涂層的斷裂韌性更優(yōu);隨著碳納米管濃度的增加,CPED陶瓷涂層的斷裂韌性提高;隨著氯鉑酸濃度的增加,CPED陶瓷涂層的斷裂韌性更高。ZrO_2納米棒、碳納米管主要通過橋聯(lián)、裂紋偏轉(zhuǎn)(或分岔)和拔出等機(jī)理增韌陶瓷涂層;而Pt顆粒則是通過塑性變形吸收裂紋擴(kuò)展的能量,鈍化裂紋尖端,X棿罅肆鹽萍舛飼拾刖，

本文編號：1795664