發(fā)布時(shí)間：2020-05-28 22:07

【摘要】：表面熔覆涂層技術(shù)是用于提高部件及構(gòu)件表面耐蝕耐磨性能的主要技術(shù)之一。隨著諸如大型模具、重載自卸車車身、船用甲板、壓力容器等大型構(gòu)件用材對(duì)耐蝕耐磨性要求日益提高,而激光熔覆、電子束包覆、熱噴涂等常用表面熔覆涂層技術(shù)在制備大面積厚涂層方面存在若干局限性。因此,發(fā)展新型高效大面積厚熔覆涂層技術(shù),實(shí)現(xiàn)單道次涂覆面積大,厚度在較大范圍內(nèi)可控以及與基體結(jié)合牢固等效果,將具有十分廣泛的應(yīng)用前景。本文將金屬熱還原制備合金過程引入到噴射沉積涂層制備中,發(fā)展出一種基于鋁熱反應(yīng)/噴射沉積的合金及其原位氧化物增強(qiáng)的熔覆涂層技術(shù)。采用此技術(shù)制備了高碳鋼和高碳合金鋼兩種涂層,采用光學(xué)顯微鏡(OM)、帶能譜(EDS)的掃描電子顯微鏡(SEM)、X射線衍射儀(XRD)對(duì)涂層的相結(jié)構(gòu)和微觀組織進(jìn)行了研究;采用拉力機(jī)測(cè)試了涂層的結(jié)合強(qiáng)度;采用顯微維氏硬度計(jì)測(cè)試了涂層的硬度;采用SFT-2M球盤式摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)測(cè)試涂層的抗干磨損性能,采用CHI660C型電化學(xué)工作站測(cè)試涂層在溶度為3.5%的NaCl溶液中抗腐蝕性能;以探討噴射熔覆工藝參數(shù)(噴射距離、霧化氣壓和基體預(yù)熱溫度)對(duì)基體和高碳鋼涂層微觀組織和性能的影響。本文還探索了 Cr元素和Ni元素對(duì)高碳合金鋼涂層的組織結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變和性能的影響。研究表明:采用鋁熱反應(yīng)與噴射沉積相結(jié)合的噴射熔覆涂層技術(shù)制備大面積厚涂層在工業(yè)應(yīng)用方面是可行的,涂層與基體達(dá)到良好的冶金結(jié)合。涂層為典型的快速凝固組織,晶粒尺寸為5-20μm,主要形成了層間距極細(xì)珠光體(索氏體)組織,涂層硬度達(dá)410HV。涂層與基體的結(jié)合強(qiáng)度為300-400MPa,界面斷裂機(jī)制有解理斷裂和準(zhǔn)解理斷。通過多次實(shí)驗(yàn),最終獲得了較好的工藝參數(shù):噴射距離為150mm、霧化氣壓為0.3-0.4MPa、基體的預(yù)熱溫度為650-700℃、液流直徑為5mm、霧化角度為5°。在添加了 Cr元素和Ni元素后涂層的微觀組織由珠光體組織轉(zhuǎn)變?yōu)樯县愂象w組織,并隨著Cr元素和Ni元素含量的增加,涂層微觀組織逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體組織,同時(shí),在涂層中發(fā)現(xiàn)了少量的微米級(jí)和亞微米級(jí)A12O3顆粒。通過添加Cr元素和Ni元素涂層的硬度分別達(dá)到413HV(5%Cr-5%Ni)、450HV(10%Cr-10%Ni)和475HV(10%Cr-20%Ni),在3.5%的NaCl溶液中的腐蝕電流分別達(dá)到2.926×10-6 A/cm2(5%Cr-5%Ni)、1.425×1 0'6 A/cm2(10%Cr-10%Ni)和1.377×10-6 A/cm2(10%Cr-20%Ni),磨損速率分別為 1.87×10-7mm3/mN(5%Cr+5%Ni)、1.74×10-7 mm3/mN(10%Cr+10%Ni)和 1.86×10-7 mm3/mN(10%Cr+20%Ni),與基體和高碳鋼涂層相比較都有較大程度的提高,表明噴射熔敷高碳合金鋼涂層對(duì)構(gòu)件及部件具有較好的防護(hù)作用。
【圖文】：

壽命及可靠性。所以近年來，這項(xiàng)技術(shù)被廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車、能源等領(lǐng)逡逑域，并獲得快速發(fā)展。逡逑根據(jù)熱源的不同，可以將熱噴涂按圖１．１分類。逡逑（邐１邋邐邋直滴電弧噴涂逡逑邐邋電弧噴涂邋—邐￣逡逑邐邐邋交流電弧噴涂逡逑邐邐火焰噴涂逡逑邐邋邐邋邐邋超音速火焰噴涂逡逑’娜余邐姚麟邐邐邋爆燃噴涂逡逑邐１邐大氣等禽子噴涂逡逑邐１邐低壓等離子VtQ緬義襄危傻壤胱優(yōu)繽垮五蹇煽仄盞壤胱優(yōu)繽垮義襄危卞嗡碌壤胱優(yōu)繽垮義襄五胃咚俚壤胱優(yōu)繽垮義賢跡保比擾繽抗ひ輾擲噱義希ǎ保┏羲倩鷓媾繽浚ǎ齲鄭希疲╁義銑羲倩鷓媾繽浚ǎ齲椋紓楨澹鄭澹歟錚悖椋簦澹希紓澹鑠澹疲酰澹歟齲鄭希疲┘際跫吧璞甘怯擅攔義希攏潁錚鰨睿椋睿玨澹牛睿紓椋睿澹澹潁椋睿綣居冢保梗福材暄兄瞥隼�，利用丙院、丙q<等碳?xì)湎等細(xì)饣蝈义蠚錃馀c高壓氧氣在燃燒室內(nèi)形成高溫燃?xì)�，，將粉末熔融，在高速氣流作用下，與逡逑基體發(fā)生高速的撞擊、沉積，形成涂層［５４］。逡逑ＨＶＯＦ是在爆炸噴涂的基礎(chǔ)上發(fā)展出來的一種新的噴涂技術(shù)，其原理示意圖逡逑如圖１．２所示，該設(shè)備主要由燃燒室、粉末輸送器、控制系統(tǒng)、氣體供應(yīng)系統(tǒng)和逡逑噴槍系統(tǒng)五部分構(gòu)成。逡逑噴涂過程是將燃燒氣體如丙烷、丙烯等碳?xì)湎等細(xì)饣驓錃馀c0２氣一起輸送到逡逑燃燒室中進(jìn)行燃燒

圖１．３電弧噴涂原理示意圖ｌ５６ｌ逡逑（３）等離子噴涂逡逑
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TG174.4

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